痛点
智能微系统的微型面临独特的技术挑战。系统内部关键器件(如开关、微电机等)的接触界随着尺寸缩小,表面积比急剧增大,粘着效应显著增强,真实接触面积比急剧减小,加剧微机械部件的摩擦磨损效应,进而制约微器件与系统的使用寿命和性能,这一瓶颈问题亟待颠覆性的解决方案。
技术背景
在第四次工业革命浪潮的推动下,数智化时代正加速到来。人形机器人、无人机、脑机接口、新一代通信技术以及原子制造等前沿领域蓬勃发展,这些新质生产力的崛起对智能机电微系统提出了更高要求--需要具备更卓越的智能性、更高效的能耗控制、更持久的运行寿命、更精巧的微型化设计以及更优异的综合性能。关键障碍在于:微小尺度下的摩擦和磨损问题。
智能微系统的微型面临独特的技术挑战。系统内部关键器件(如开关、微电机等)的接触界随着尺寸缩小,表面积比急剧增大,粘着效应显著增强,真实接触面积比急剧减小,加剧微机械部件的摩擦磨损效应,进而制约微器件与系统的使用寿命和性能,这一瓶颈问题亟待颠覆性的解决方案。
自超滑是指在无润滑剂条件下,两个固体表面直接接触且滑动时,磨损为零、静摩擦为零、摩擦系数近零的物理状态,同时兼具超高导电与导热等性能。这项由郑泉水院士团队在清华大学开创的原始创新根技术,有望从底层原理上突破“微纳尺度”的摩擦磨损、能量损耗与热管理等限制。
| 极限载流密度 | >117 GA/㎡ | 发电功率密度 | 0.3 mW/cm³ |
| 零磨损最长滑移 | >3000 km | 最高界面电导 | 3.93×10¹¹ S/㎡ |
| 零磨损最大压强 | 9.45 Gpa(≈9万个标准大气压) | 最高界面热导 | 600 MW/㎡ · K |
| 自超滑最高速度 | 1055 km/h | 全接触面积 | 100 % |
| 材料 | 石墨、二硫化钼、氮化硼等几十种范德华层状材料和多种原子级光滑表面(DLC、蓝宝石、硅等) | ||
| 环境 | 大气环境、水等液体中、真空、载流、低温/高温(200℃) | ||