纳米材料滑动摩擦磨损试验机的发展趋势

1.微纳米摩擦学

从微观角度分析，通常摩擦界面的表面接触发生在无数个微凸体上。因此，长期以来人们都知道研究单个微凸体接触对掌握接触表面的摩擦学行为和力学行为的重要性。基于探针的扫描隧道显微镜、原子力显微镜等微观探测技术的进步以及模拟探针表面接触的计算技术的发展，都为研究接触表面特性提供了高分辨率的测量技术和修饰、操纵纳米结构的方法；从而促进了微观摩擦学、纳米摩擦学、分子摩擦学、原子尺度摩擦学等一些新领域的发展，使人们能够从原子、分子尺度到微米尺度上对滑动表面的黏着、摩擦、磨损、薄膜润滑进行试验研究和理论探索。

就宏观摩擦学来说，试验测试是在大质量和重载条件下进行的，此时不可避免产生磨损，因此摩擦配副材料的表观性能对摩擦学性能具有决定性作用。而在微纳米摩擦学中，配副中至少有一个部件的质量很轻而且处于微小载荷状态，此时的磨损可以忽略不计，而摩擦性能由表面特性决定。

2.特殊工况下的摩擦学研究

综合过去几个世纪特别是近几十年各国科技人员的成果，常规工况下的摩擦、磨损和润滑机理的研究已从理论和试验两方面进行了大量的工作，大量的数据、规律性的结论和经验公式正逐步被工程界接受和应用，并产生了巨大的社会和经济效益。尽管相关研究目前仍然在深入，但随着技术的发展，针对高技术装备典型特殊工况下的摩擦、磨损和润滑问题逐渐引起人们的重视，如强辐射、强氧化环境下的润滑与磨损问题；高速、高温、重载条件下的摩擦与润滑问题以及多相介质下的材料磨损问题等。由于在超常工况下材料的摩擦学行为可能不同于常规工况下呈现的规律，因此，该领域的摩擦学研究不仅可大幅度地提高设备在特殊环境下的寿命和可靠性，而且可推动新的摩擦学材料结构、新的测试技术和新的表面技术的进步。

3.生物/仿生摩擦学研究

仿生摩擦学最早源于人工关节和人工心脏在人体中的应用而开展，但随着社会的进步，它的研究重点已不再局限于基于机械运动仿生的摩擦学，而是扩展到基于生物化学仿生的摩擦学，如自补偿润滑膜、仿生涂层、仿生润滑技术和再生摩擦学材料等。由于仿生摩擦学的研究包括认识和理解生物表面润湿、黏附、摩擦、润滑、磨损的生物物理机制，以及不同工作条件下的仿生原则的建立和仿生设计的实现等，因此，研究对象涉及生命科学、材料科学、力学和物理化学等交叉学科的融合，使摩擦学能在几何、物理、材料和控制等角度借鉴生物体的生存经验和进化规律，研究、发展和提升工程摩擦副的性能。可以预计，随着生物体的功能和生存奥秘逐步被人类所认识，仿生摩擦学将成为摩擦学最有生命力的研究领域之一。

4.环境友好摩擦学

环境友好摩擦学又叫绿色摩擦学，包括环境友好润滑剂、摩擦噪声的减少、没有环境污染的磨损和其他相关领域。油品在工业发展中起着至关重要的作用，既能满足交通、农业部门的需求，还能满足人类许多其他的基本需求。然而，随着世界能源的需求日益增加，对石油产品的使用已经过度。目前人们正在寻找石油的替代品。还有一个与石油产品相关的严重问题是污染物排放量的增加。预计每年有5~10万吨的石油产品通过泄漏、工业和城市垃圾、炼油过程、船舶等途径进入到环境中。这将导致大气中CO₂、NO₄、SO,和其他有害气体的增加。这些污染的物质会严重影响人的呼吸系统和神经系统，并产生大量的皮肤病。这些物质也损坏了动物的健康，并能影响到植物的生长。酸雨正是由这些物质中的气体污染物引起。因此寻找石油的替代品非常有必要。而在工业中，润滑剂是导致这些严重问题的因素之一。因为大多数润滑剂都是含有各种添加剂的油品，它们会对环境造成负面效应。并且矿物油通常具有较高的分解温度，能保持很长时间不被分解(如对水的污染长达100年)。因此，环境友好摩擦学有关研究将给未来的工业和人们生活带来很大的希望。