代表科学家:
郑泉水
结构超滑定义:
两个固体表面直接接触区动摩擦系数近乎为零且静摩擦和磨损皆为零的状态。
基本概念:
传统技术中,由于固体接触面的摩擦磨损无法避免,严重制约了对许多关键技术的设计和想象。结构超滑技术是目前解决摩擦磨损问题最重要的手段之一。结构超滑技术不仅可用于大幅提高现有机械构件运行的可靠性和寿命,同时将有力推动一批具有高性能的、前所未见的装置及设备的诞生。
发展历程:
结构超滑的初步概念于上世纪80~90年代即被提出,但实验体系长期限于纳米尺度,且需要超高真空或惰性气体环境、低温和低速等较苛刻的条件,严重阻碍其走向实际应用。
2008年和2012年,清华大学工程力学系、微纳米力学与多学科交叉研究中心、摩擦学国家重点实验室的郑泉水院士团队,首次向世界公布实验上实现了大气环境下的微米尺度结构超滑,颠覆了人们的有关认识,将结构超滑现象的研究从学术兴趣推向了实际应用,标志着结构超滑技术的创立。
此后,全球的结构超滑研究进入了一个加速增长期,研究者们在不同的系统中都观测到了结构超滑现象。目前,以郑泉水院士为代表的研究团队在结构超滑领域处于国际领先地位
技术应用:
结构超滑RF MEMS开关
技术介绍:
微机电系统(Micro-Electro-Mechanical System,简称MEMS)是集微传感器、微执行器、微结构、微能源、信号处理电路等于一体的微型器件或系统。射频(Radio Frequency,简称RF)是频率范围在0.3MHz至300GHz的高频交变电流或者高频电磁波的简称。
RF MEMS开关对电路中的射频信号进行通断、路由、相位改变,是射频系统基础核心器件,利用结构超滑副作为电流传输界面,可以将RF MEMS开关传输功率和寿命提高1-2个量级。
应用领域:无线射频前端、卫星通讯、雷达系统、自动测试系统、医疗等。
结构超滑超级微发电机
技术介绍:
超级微发电机是一种能够将周边物理或生物环境中随处可见,微弱、低频、随机的机械或热能转化为电能的器件,具有尺寸小、适用范围广泛等特点,基于结构超滑技术实现接触界面的极低摩擦和磨损。项目“基于结构超滑技术的超级微发电机“获得首届全国颠覆性技术创新大赛最高奖项优胜奖,并入选科技部颠覆性技术备选库。
应用领域:智慧牧业、智能城市、智慧交通、智能家居、纳米机器人、智能芯片等。
结构超滑超能存储设备
技术介绍:
结构超滑超能存储设备利用磁头滑块和碟片间的结构超滑接触,颠覆温彻斯特式飞行结构,有望将机械硬盘读写速度和存储密度提高1-2个量级。
应用领域:信息技术。
结构超滑导电滑环
技术介绍:
结构超滑导电滑环是实现旋转机械部件动力传输与信号传输的关键部件,利用电刷和导电环之间的结构超滑接触,实现界面无磨损,提高导电滑环可靠性和电流传输稳定性。
应用领域:国防及航空航天、雷达系统、测试设备、视频监控、风力发电等。
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