技术简介 历史沿革

历史沿革

技术发展

结构超滑的初步概念于上世纪80~90年代即被提出，但实验体系长期限于纳米尺度，且需要超高真空或惰性气体环境、低温和低速等较苛刻的条件，严重阻碍其走向实际应用。

2008年和2012年，清华大学工程力学系、微纳米力学与多学科交叉研究中心、摩擦学国家重点实验室的郑泉水院士团队，首次向世界公布实验上实现了大气环境下的微米尺度结构超滑，颠覆了人们的有关认识，将结构超滑现象的研究从学术兴趣推向了实际应用，标志着结构超滑技术的创立。

此后，全球的结构超滑研究进入了一个加速增长期，研究者们在不同的系统中都观测到了结构超滑现象。目前，以郑泉水院士为代表的研究团队在结构超滑领域处于国际领先地位。

技术发展
2024
样机制备成功
超滑微系统的三款产品样机（结构超滑射频开关、结构超滑有刷空心杯电机、结构超滑微能发电机）研制成功。



2023
制备出全球目前最大尺度毫米级超滑材料
在大气环境下，实现稳定的2D/3D微米结构超滑状态。（郑泉水组）

2021
发明首个超滑发电机。（郑泉水组）

实现超滑副长度达100公里的零磨；结构超滑的材料选择拓宽至各类三维材料表面。（郑泉水组）

深圳市超滑技术平台落成。

2020
引领结构超滑技术发展
实验发现超低摩擦系数(10-6)和超高速(1000 km/h)超滑。(郑泉水组)

2019
发明超滑器件的非机械(表面能、电容势能)控制运动方法。(郑泉水组)
 
揭示超滑尺度效应和摩擦来源。(郑泉水组）

建立世界第一个结构超滑研究所。

 
2018
定义结构超滑（极低摩擦无磨损）
首次实现微米尺度异质范德华表面间超滑。（郑泉水组）


发表Nature首篇超滑综述。（郑泉水组）

实现基于结构超滑的超能存储机械原型样机，（郑泉水组）


2013
实验发现宏观长度(1厘米量级)范德华表面(超长碳纳米管)非公度接触下超滑的存在。(张莹莹、魏飞、郑泉水)
 
将超滑的速度上限，从几微米/秒提升6个量级，到25米/秒。（郑泉水组）

 
2012
提出结构超滑（Structural Superlubricity）
首次实现大气环境微米尺度结构超滑，打破之前“更大尺度无法实现”这一推断。（郑泉水组）


2008
郑泉水院士团队开创结构超滑技术
首次实现纳米尺度平整表面(金颗粒）在范德华表面（石墨）上的极低摩擦。(Schirmeisen组)
 
发现微米石墨岛自回复运动现象，2012年被证实这是超滑现象；发明一种制备超滑表界面的底层技术，得到广泛应用。(郑泉水组)

 
2004
纳米尺度超润滑基本证实（不涉及静摩擦、不涉及磨损），更大尺度超润滑试验验失败和被理论“证伪”阶段
首次观测到纳米尺度非公度接触可实现极低摩擦（也称之为超润滑，由此导致超润滑概念的多义性），并推断“更大尺度无法实现”这一现象。(Frenken组) 


2002
纳米尺度超润滑基本证实（不涉及静摩擦、不涉及磨损），更大尺度超润滑试验验失败和被理论“证伪”阶段
预言第一个超滑器件。(郑泉水组)


2000
低摩擦（又称超润滑Superlubricity）理论猜测和初步试验尝试阶段
发现多壁碳管自回复运动现象。 (A. Zettl组)
 
发现碳纳米管管壁间的极低摩擦现象，并猜测具有零磨损。(Ruoff组)

1993
低摩擦（又称超润滑Superlubricity）理论猜测和初步试验尝试阶段
在FK模型下，提出非公度接触动摩擦力可能为零的猜想，并将该现象定义为超润滑(Superlubricity)。(Shinjo & Hirano)


1983
低摩擦（又称超润滑Superlubricity）理论猜测和初步试验尝试阶段
借助于一个简化模型（FK模型），提出在非公度接触情况下可能实现静摩擦为零的猜想。(Peyrard & Aubry)