“结构超滑”入选国家自然科学基金委员会《凝练科学问题案例》

来源:清力技术 2023-05-21

      习近平总书记在科学家代表座谈会中指出:“科研选题是科技工作首先需要解决的问题。”为引导科研人员围绕“四个面向”凝练科学问题,提升科学选题质量,国家自然科学基金委员会在系统研究和充分讨论的基础上,首次选取国内基础研究与前沿探索代表性成果中的实践经验,出版《凝练科学问题案例》(以下简称《案例》)。


      《案例》以“鼓励探索,突出原创;聚焦前沿,独辟蹊径;需求牵引,突破瓶颈;共性导向,交叉融通”四类导向为框架,汇集了81个科学问题。“结构超滑”作为首个案例位列其中,成为“鼓励探索,突出原创”篇章的代表之一。

      在科学探索的道路上,提出关键性的科学问题是研究的第一步,也是最重要的一步。问题的提出和研究的开展往往需要创新性的思维与想象力,甚至突破学术界的认知局限。敢于提出问题,善于思考问题,勤于分析问题,勇于解决问题,是每一位科研人员需要具备的品质和能力。古人云:“学贵知疑,小疑则进,大疑则大进”。凝练越深刻的问题,越能启发富有意义和影响力的科学研究。

      “结构超滑“案例首先介绍了“科学问题的探索过程”并简析“解决本科学问题面临的困难”,然后归纳“研究本科学问题过程中的创新点”,最后总结了“研究本科学问题的意义”。中国科学院院士、南京航空航天大学郭万林教授对案例进行了点评。


 以下是文中节选,供大家了解和思考:

(1)结构超滑体系的物理特征是界面处为原子级光滑表面,受范德瓦耳斯力等非键合作用且晶格非公度,其物理实现在工程装备、功能器件等领域具有重大应用潜力,可为第四次工业革命催生一系列从“0”到“1”的技术,引导力学-物理-材料-电子等基础和交叉科学问题的前沿探索。

(2) 与传统表界面科学中将摩擦、磨损作为能量耗散、材料损伤基本过程的思路不同,结构超滑研究从各向异性材料力学理论的理解出发,结合物理概念与材料、微机械电子系统技术,探索摩擦力几乎为零、无磨损这一新型运动界面状态的物理实现、物性功能调控与创新型应用。

(3) 针对结构超滑的原理与应用研究建立了该体系的基本科学概念与理论框架,揭示了结构超滑界面摩擦、磨损与能量耗散的微观机制与物理实质,提供了探索结构运动界面状态与其所涉及声子、电子激发等过程的研究平台,为研发在工程装备、功能器件等领域中的颠覆性技术和高性能、高效率、长寿命应用带来了新思路。

(4) 揭示结构超滑体系中界面摩擦与能量耗散以及热力耦合作用下的跨尺度物理力学规律,提出控制界面摩擦和磨损的结构超滑器件原理和设计方法,可为结构超滑器件的发展和技术创新提供新的思路和途径。