清华发现超润滑现象 或可能出现永不停止的机械表

近日，清华大学魏飞教授带领的研究团队宣布，在世界上首次检测到大气环境中宏观尺度的超润滑现象，这为人类今后克服摩擦现象带来了一线曙光——一旦制造出超润滑的材料和器件，上一次发条就永不停止的机械表、永不磨损的轴承都不再遥远。

　　有数据显示，全世界约三分之一至二分之一的一次性能源在摩擦过程中消耗，工业发达国家因摩擦磨损造成的损失占到GDP的5%到7%。在微纳米尺度内，随着材料单位体积上的表面积急剧增大，界面摩擦成为制约器件性能和寿命的关键因素。

　　解决摩擦磨损问题的“良方”就是实现超润滑。超润滑真的存在吗？过去20年，许多科学实验证明，它只在特殊的微纳米尺度且大多数在超高真空条件下实现，但这离实际应用很远。科学家们一度以为，在宏观尺度下实现超润滑几乎不可能。

　　10年间，清华大学化学工程系教授魏飞带领的团队在碳纳米管方面做了大量研究。他们发现，碳纳米管相邻的两层管壁之间可发生大尺度的相对滑动，这是研究超润滑的理想材料。随后，他们联合清华大学微纳米力学与多学科交叉创新研究中心与北京大学信息学院开展实验。

　　研究人员首先制造出堪称“完美”的碳纳米管，并且证明碳纳米管在长达数厘米的范围内没有任何缺陷。然而碳纳米管的直径仅为几纳米，约为头发丝的万分之一，长度却可以达到数厘米，要想精准地测量内管和外管之间的相对运动非常困难。研究团队设计出一种新颖的标记办法，他们在碳纳米管的表面负载很多二氧化钛纳米颗粒，这种颗粒能散射可见光，通过观测这些纳米颗粒之间的间距变化，就可以获取碳纳米管内外管层之间的相对滑动信息。