技术新突破!郑泉水院士团队首次在宏观尺度实现稳健自超滑

近日,郑泉水院士团队在物理学顶刊《Physical Review Letters》(PRL)发表里程碑式成果——首次在亚毫米尺度实现稳健的宏观自超滑,并观测到摩擦系数低至10⁻⁶量级的极端现象。这意味着:仅需一颗鸡蛋的推力,就能让承受一头大象重量的界面滑动!

自超滑技术新突破

当人们还在争论“自超滑是否只能停留在微纳米世界”时,一支由90后青年学者和00后博士生组成的中国科研团队,已悄然将“零”摩擦带入肉眼可见的宏观现实,实现该领域困扰全球20余年的里程碑式突破。

近日,郑泉水院士团队在物理学顶刊《Physical Review Letters》(PRL)发表里程碑式成果——首次在亚毫米尺度实现稳健的宏观自超滑,并观测到摩擦系数低至10⁻⁶量级的极端现象。这意味着:仅需一颗鸡蛋的推力,就能让承受一头大象重量的界面滑动!

技术新突破!郑泉水院士团队首次在宏观尺度实现稳健自超滑

更令人振奋的是,这篇被选为“Editor’s Suggestion”的论文,核心突破由2024 级博士生韩旻昊与青年学者彭德利共同完成。一位是刚入学不久即挑大梁的科研新锐,一位是深耕自超滑十余年的青年PI——他们的合作,正是中国基础研究“传帮带”与“敢突破”的生动缩影。

青年主导
破解20年“尺度魔咒”

自超滑作为一种极端界面状态,可在两个固体表面无润滑剂直接接触滑动时,实现零磨损、零静摩擦以及近零摩擦系数。过去二十年,“这一极端状态难以做大“几乎成为领域共识。一旦接触面积超过微米,弹性形变、晶格缺陷和界面污染就会迅速摧毁理想的非公度结构。这一“尺度魔咒”,阻碍了自超滑技术的应用想象。

但两位年轻人没有被教条束缚!他们从材料源头创新,基于无褶皱单晶石墨,发展出大尺度原子级洁净界面构筑技术,成功制备出亚毫米级近乎完美的范德华滑动界面。

技术新突破!郑泉水院士团队首次在宏观尺度实现稳健自超滑

实验中,他们完成了从材料处理、样品制备到高精度摩擦测量的全链条操作。获得了一系列极具颠覆性的数据:

  • 在1mN至0.5N载荷下 ,摩擦力几乎恒定;
  • 在宏观尺度出现罕见的“负摩擦系数”——载荷越大,摩擦越小;
  • 石墨/二硫化钼异质结同样实现超滑 ,证明材料普适性。

这些结果不仅验证了郑泉水院士早年提出的“大尺度自超滑物理可行性”理论,更标志着中国青年科学家正站在超滑研究的世界最前沿。

从实验室到产线
清力加速“零摩擦”产业化

本研究依托清力公司运营的实验平台开展,充分体现了郑泉水院士团队“面向市场做科研”的理念。

作为团队的产业化载体,清力公司正加速将这一由青年力量驱动的底层突破转化为现实生产力。宏观自超滑的实现,将为以下领域带来颠覆性变革:

  • 高端装备:无磨损轴承、超精密导轨;
  • 新能源汽车:高效电机、低损耗传动系统;
  • 航空航天:高可靠活动机构、低功耗执行机构;

我们坚信,真正的技术革命,往往始于少数人的坚持与勇气。而今天,正是这群青年学者,把“不可能”变成了“中国方案”。

人物聚焦

韩旻昊,清华大学深圳国际研究生院2024级机械工程博士生,入学便跳出新生适应缓冲期,主动投身宏观自超滑这一摩擦学领域国际前沿、支撑我国高端装备核心技术突破的关键研究方向,直面行业共性技术挑战。全程深度参与并作为核心人员承担了宏观自超滑实验体系的方案论证、结构设计、设备搭建与集成调试,攻克了宏观尺度二维界面无污染转移与配副集成、N级载荷超高精度自超滑测试等关键难题,在宏观自超滑实验体系从0到1的构建中发挥了关键作用,充分展现出卓越的工程实现能力与深刻的科学洞察力。

彭德利,论文共同一作和共同通讯作者,清华大学深圳国际研究生院担任助理教授、博士生导师、特别研究员。主要研究兴趣为自超滑材料的制备与调控、零摩擦磨损的科学与技术、界面力学与原子级制造。研究工作将自超滑从微米尺度突破到宏观可见尺度,实现百公里级原子级无磨损滑动,观测到近声速超滑行为等,在Physical Review Letters(3)、PNAS、National Science Review、Nature Communications、Nano Letters等期刊发表多篇论文。主持了科技部重点研发计划子课题,国家自然科学基金面上项目、广东省自然科学基金面上项目等。

论文链接:https://doi.org/10.1103/bv6j-q22p

本文来自清力技术,本文观点不代表石墨烯网立场,转载请联系原作者。

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