低摩擦是納米技術誕生后，在摩擦學中近幾年蓬勃發(fā)展的新領域。超低摩擦集成了量子力學、量子化學、納米技術和分子動力學等領域，為現(xiàn)代高精密、低能耗、長壽命機械設計提供了強有力的摩擦學支撐。目前，喬治亞理工學院研發(fā)的工藝為超低摩擦領域開拓了新的視野！

    喬治亞理工學院的科研人員研究出一種新的金屬表面處理工藝，該工藝能提高活塞式發(fā)動機及其他一系列發(fā)動機的效率。

    這種工藝可以改善金屬表面與油類的結合能力，在無特殊油類添加劑的情況下，大大減少摩擦。

    喬治亞理工學院George W. Woodruff機械工程學院的助理教授Michael Varenberg 說道，“內燃機中大約50%的機械能損失來源于活塞組件的摩擦。如果可以減少摩擦，我們就能節(jié)省能源，減少燃料和石油的消耗”。

    這項研究成果于10月5日發(fā)表在期刊Tribology Letters。喬治亞理工學院和以色列理工學院的研究人員檢測了用硫化亞銅和氧化鋁的混合物噴丸處理后的鑄鐵塊表面。噴丸加工改善了表面化學特性，改變了油分子與金屬的結合方式，從而得到了很好的表面潤滑性。

    Varenberg說：“我們希望油分子能夠緊密地和表面結合。傳統(tǒng)意義上的結合是在油中添加附加劑。在這種特定的情況下，我們用氧化鋁和硫化亞銅的混合顆粒對表明進行噴丸處理。通過變形使表面化學活性提高，有利于在鐵的表面發(fā)生置換反應，形成硫化亞鐵。硫化亞鐵和油分子的結合力很強。”

    研究人員說，當兩個表面滑動接觸時，會產生摩擦，而油是減少摩擦的主要手段。在有油的環(huán)境中，新型表面處理技術能實現(xiàn)超低摩擦系數(shù)，~0.01，比未經處理的參照表面摩擦系數(shù)降低了10倍之多。

    Varenberg表示，研究的結果超過了目前性能最好的商業(yè)油，和以二硫化鎢納米顆粒為基礎的潤滑劑的性能相當。關鍵是，整個過程中沒有使用任何昂貴的納米介質。

    研究人員提到，減少表面摩擦的方法很靈活，除了噴丸還有很多工藝可以實現(xiàn)相似的效果，如研磨、珩磨、拋光和激光沖擊強化等。這將使這種工藝更容易適用于各種的用途和工業(yè)生產。這種處理為何如此成功？研究人員計劃深入探索其基本功能原理和物理化學機制。

    Varenberg說，“這種實現(xiàn)超低摩擦的簡單可擴展工藝開拓了表面工程的新視野，它可以顯著降低工業(yè)能源消耗。此外，由于觀點的普遍性和其廣泛的應用，我們的研究成果可能導致潤滑領域的模式轉移，在表面科學與工程中開啟一個全新的方向。”