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雒建斌: 认准的事情坚持去做

2020-01-11刘诗瑶沙迪

发明与创新·大科技 2020年12期
关键词:摩擦系数铜丝摩擦

刘诗瑶 沙迪

钻研摩擦现象数十年,中科院院士、清华大学机械工程学院院长雒建斌是名副其实的摩擦学专家。

前不久,2020年度陈嘉庚技术科学奖颁给了“摩擦中微粒作用机制及超滑机理”,项目主要完成人正是雒建斌。30多年来,雒建斌和团队不懈攻关,研制了新型纳米级润滑膜厚度测量仪,在国际上首次提出“薄膜润滑状态”概念,填补了弹流润滑与边界润滑之间的理论空白,还在应用基础领域大胆探索超滑和抛光问题,为工业发展解决了一系列技术难题。

留心生活中的摩擦现象

“摩擦现象发生时,往往伴随磨损。摩擦、磨损会引发能源消耗,給设备、器件、材料带来损失。我国是制造大国,机械装备使用寿命较短、低端高耗能装备较多,每年因摩擦、磨损造成的浪费巨大。”雒建斌说。

如何降低摩擦系数,减少摩擦能耗?在薄膜润滑理论研究取得突破后,雒建斌向“超滑”下手,挑战这个困扰国际摩擦学界的科学难题。

超滑,是指摩擦系数被降低到一个极小数值并无限度接近于零的摩擦状态。“国外专家调研确认,若将轿车的发动机摩擦系数降低18%,每年大约能够节约5400亿吨燃油,减少2.9亿吨二氧化碳排放。”雒建斌说,超滑作为一种能将摩擦能耗与磨损率降低几个数量级的变革性技术,将在工业发展中发挥重要作用。

但超滑到底怎么实现?借助何种物质实现?对润滑材料的成分特征有哪些要求?雒建斌和团队苦思冥想、多次实验,一直没有实质进展。

有一天,团队成员抱着好奇的心理,把酸奶加到了实验超滑的机器上。没想到,屏幕上的摩擦系数曲线骤然降低。大家惊讶极了,迅速分成四个小组,针对酸奶的不同成分开展研究。遗憾的是,经过严谨论证,酸奶实现的是“假超滑”,不足以推导出缜密的科学关联。

尽管当时有些失望,雒建斌却意识到,偶然现象背后往往有必然,他开始格外留心生活里各种与摩擦有关的细小现象。出差去杭州,雒建斌喝到了一碗莼菜汤。“用筷子根本挑不起来莼菜,我就开始琢磨它为何这么滑溜溜。”说到这里,雒建斌笑起来,他说无论看到什么都会想起“超滑”。

经过无数次实验,雒建斌最终带领团队发现了多种配比的酸、醇、碱溶液都能实现超滑,特别是磷酸超滑现象的发现,对两种超滑新机理的提出有巨大帮助。

能解决问题就是有用

“如果你认准的事情,别人都不理解怎么办?”

“我会坚持下去,人生值得一试。”

问及雒建斌为何做起了摩擦中的“抛光生意”,他讲完来龙去脉后如是说。

有一年,雒建斌和团队到广东一家计算机硬盘磁头公司参观工艺,本意是介绍薄膜润滑技术,他却被公司高管提出的磁头抛光精度难题吸引住了。这是计算机硬盘制造业面临的难题,于是,如何把握好这个度,降低磁头磁盘表面粗糙度,改进保护膜性能,成了雒建斌实验室新的研究方向。

在薄膜润滑研究过程中,实验室人员发现,在润滑液中加入纳米金刚石颗粒后,产生了良好的微抛光作用。团队认为,这有可能适合于硬盘磁头表面加工。对这个发现,不少同行质疑,“难度太大”“这不是传统摩擦学的路径”“不务正业”……雒建斌没有放在心上,他认为,不必拘泥于传统的条条框框,研究服务现实,能解决问题就是有用。

顶着压力,雒建斌率领团队攻关数月,将清华大学的实验室研究和企业现场的实验结合,成功把纳米金刚石颗粒引入了磁头表面抛光液,将磁头表面粗糙度降低了50%,实现了硬盘存储密度的大幅提升。同时也证明了摩擦学与电子制造学科结合是正确的,这也成为摩擦学国家重点实验室一个全新的发展方向。

不放弃才有希望

和摩擦结缘,雒建斌有着独特经历。

恢复高考的第二年,来自陕西农村的雒建斌考上东北大学材料系,毕业后进入西安电缆厂担任技术员。

“电缆厂制作电缆,有一道工艺叫拉拔铜丝。夏天拉的铜丝容易氧化变色,变成废品。我就和同事一起演算试验,推导出计算公式,为控制铜丝氧化、降低铜丝温度提出润滑意见。”雒建斌说,就是从那时起,他对摩擦学产生了浓厚的兴趣。

有了好奇心,就不满足现状。雒建斌抱着继续深造的梦想,在1985年到西安建筑科技大学冶金系读硕士研究生,开始系统学习摩擦学知识。

旺盛的求知欲又一次支撑雒建斌考取了清华大学精密仪器与机械学系博士研究生,师从我国著名摩擦学专家温诗铸先生。在这个全国摩擦学研究最先进的摇篮里,雒建斌再没和“摩擦”分离过。

和人交谈时,雒建斌措辞总是很温和,用学生的话讲,“雒老师从没发过脾气,但他讲的每个字都很坚定。”“不放弃”“坚持一下”等语句,也经常出现在他对学生的指导中。

坚持不代表固执,前提是尊重科学规律和经验判断。有一次,关于超滑实现里到底有没有化学作用,团队展开了激烈争论。当时,团队在相关实验工件表面根本测不到化学残质,一些人就想放弃。但雒建斌根据过往判断,坚持要再试试,后来有名学生改换了测量方式,果然测出了一层磷酸分子,证明了化学作用的存在。

“同一个事情全世界很多人在做,只有方向对、手段好、成员能力强,组合在一起才能做好。”雒建斌说。(据《人民日报》)

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