基于摩擦负磨损机制的微纳增材成形方法
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更新:2026-03-25 10:12:28 浏览:28次
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摘要
摩擦消耗掉全世界约1/3的一次能源,磨损导致近60%的机器零部件失效,因此长久以来,传统摩擦学研究的核心目标是减摩耐磨,追求近“零磨损”。但是,随着对摩擦学认识的逐步深入,摩擦机械行为与摩擦化学反应的发生轨迹能够实现可编程化设计,将材料加工制造限域在摩擦接触区,摩擦磨损具备了被“化害为利”、开发成为一种精密制造技术的能力:(1)“正磨损”的主动调控:化学机械抛光(CMP)技术通过机械摩擦与化学作用实现材料表面的精准去除,是将以“摩擦减材”为特征的正磨损机制成功应用于高端芯片制造工业领域的典范。(2)“负磨损”的现象验证:摩擦诱导自下而上原位生长摩擦膜的研究为此提供了充足的证据,如抗磨添加剂二烷基二硫代磷酸锌(ZDDP)经过摩擦化学反应生成纳米级厚度的保护膜,纳米颗粒在摩擦界面被限域捕获、压实烧结形成防护膜等,表明摩擦机械能能够主动驱动物相在轨迹上“自下而上”原位生长,即存在一种以“摩擦增材”为特征的负磨损机制。实现负磨损驱动的微纳增材制造,关键在于通过调控摩擦磨损动力学参数,使磨痕处新物相的生长速率在时空维度持续超越机械移除速率。本研究旨在通过对微观尺度摩擦物相增材成形的调控与微纳结构的功能化调制研究,探索摩擦机械行为/摩擦化学反应驱动微纳增材制造的核心科学问题,提出一种有别于光、电、热等能量驱动方式,而以机械能为驱动能量的微纳增材成形新方法。
关键字
负磨损,摩擦化学,摩擦机械行为,微纳增材制造
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