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技術(shù)簡介 歷史沿革

歷史沿革

技術(shù)發(fā)展

自超滑（原結(jié)構(gòu)超滑）的初步概念于上世紀80~90年代即被提出，但實驗體系長期限于納米尺度，且需要超高真空或惰性氣體環(huán)境、低溫和低速等較苛刻的條件，嚴重阻礙其走向?qū)嶋H應用。 2008年和2012年，清華大學工程力學系、微納米力學與多學科交叉研究中心、摩擦學國家重點實驗室的鄭泉水院士團隊，首次向世界公布實驗上實現(xiàn)了大氣環(huán)境下的微米尺度結(jié)構(gòu)超滑，顛覆了人們的有關認識，將自超滑現(xiàn)象的研究從學術(shù)興趣推向了實際應用，標志著自超滑技術(shù)的創(chuàng)立。 此后，全球的自超滑研究進入了一個加速增長期，研究者們在不同的系統(tǒng)中都觀測到了自超滑現(xiàn)象。目前，以鄭泉水院士為代表的研究團隊在自超滑領域處于國際領先地位。

技術(shù)發(fā)展
2024
樣機制備成功
超滑微系統(tǒng)的三款產(chǎn)品樣機（自超滑射頻開關、自超滑微動發(fā)電機、自超滑微特電機）研制成功。



2023
制備出全球目前最大尺度毫米級超滑材料
在大氣環(huán)境下，實現(xiàn)穩(wěn)定的2D/3D微米自超滑狀態(tài)。（鄭泉水組）

2021
發(fā)明首個超滑發(fā)電機。（鄭泉水組）

實現(xiàn)超滑副長度達100公里的零磨；結(jié)構(gòu)超滑的材料選擇拓寬至各類三維材料表面。（鄭泉水組）

深圳市超滑技術(shù)平臺落成。

2020
引領結(jié)構(gòu)超滑技術(shù)發(fā)展
實驗發(fā)現(xiàn)超低摩擦系數(shù)(10-6)和超高速(1000 km/h)超滑。(鄭泉水組)

2019
發(fā)明超滑器件的非機械(表面能、電容勢能)控制運動方法。(鄭泉水組)
 
揭示超滑尺度效應和摩擦來源。(鄭泉水組）

建立世界第一個結(jié)構(gòu)超滑研究所。

 
2018
定義結(jié)構(gòu)超滑（極低摩擦無磨損）
首次實現(xiàn)微米尺度異質(zhì)范德華表面間超滑。（鄭泉水組）


發(fā)表Nature首篇超滑綜述。（鄭泉水組）

實現(xiàn)基于結(jié)構(gòu)超滑的超能存儲機械原型樣機，（鄭泉水組）


2013
實驗發(fā)現(xiàn)宏觀長度(1厘米量級)范德華表面(超長碳納米管)非公度接觸下超滑的存在。(張瑩瑩、魏飛、鄭泉水)
 
將超滑的速度上限，從幾微米/秒提升6個量級，到25米/秒。（鄭泉水組）

 
2012
提出結(jié)構(gòu)超滑（Structural Superlubricity）
首次實現(xiàn)大氣環(huán)境微米尺度自超滑，打破之前“更大尺度無法實現(xiàn)”這一推斷。（鄭泉水組）


2008
鄭泉水院士團隊開創(chuàng)結(jié)構(gòu)超滑技術(shù)
首次實現(xiàn)納米尺度平整表面(金顆粒）在范德華表面（石墨）上的極低摩擦。(Schirmeisen組)
 
發(fā)現(xiàn)微米石墨島自回復運動現(xiàn)象，2012年被證實這是超滑現(xiàn)象；發(fā)明一種制備超滑表界面的底層技術(shù)，得到廣泛應用。(鄭泉水組)

 
2004
納米尺度超潤滑基本證實（不涉及靜摩擦、不涉及磨損），更大尺度超潤滑試驗驗失敗和被理論“證偽”階段
首次觀測到納米尺度非公度接觸可實現(xiàn)極低摩擦（也稱之為超潤滑，由此導致超潤滑概念的多義性），并推斷“更大尺度無法實現(xiàn)”這一現(xiàn)象。(Frenken組) 


2002
納米尺度超潤滑基本證實（不涉及靜摩擦、不涉及磨損），更大尺度超潤滑試驗驗失敗和被理論“證偽”階段
預言第一個超滑器件。(鄭泉水組)


2000
低摩擦（又稱超潤滑Superlubricity）理論猜測和初步試驗嘗試階段
發(fā)現(xiàn)多壁碳管自回復運動現(xiàn)象。 (A. Zettl組)
 
發(fā)現(xiàn)碳納米管管壁間的極低摩擦現(xiàn)象，并猜測具有零磨損。(Ruoff組)

1993
低摩擦（又稱超潤滑Superlubricity）理論猜測和初步試驗嘗試階段
在FK模型下，提出非公度接觸動摩擦力可能為零的猜想，并將該現(xiàn)象定義為超潤滑(Superlubricity)。(Shinjo & Hirano)


1983
低摩擦（又稱超潤滑Superlubricity）理論猜測和初步試驗嘗試階段
借助于一個簡化模型（FK模型），提出在非公度接觸情況下可能實現(xiàn)靜摩擦為零的猜想。(Peyrard & Aubry)