新甘肅·甘肅經(jīng)濟(jì)日報(bào)記者 房惠玲

從汽車發(fā)動(dòng)機(jī)高效運(yùn)轉(zhuǎn)到航天火箭精準(zhǔn)發(fā)射，從船舶艦艇深海航行到高鐵列車風(fēng)馳電掣，潤滑與防護(hù)科技如同“隱形鎧甲”，保障裝備運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)的可靠性、運(yùn)行效率與使用壽命，是現(xiàn)代工業(yè)與戰(zhàn)略高技術(shù)發(fā)展的重要支撐。

在祖國西部，中國科學(xué)院蘭州化學(xué)物理研究所研究員張俊彥深耕潤滑與防護(hù)科技領(lǐng)域三十余載，揭示摩擦表界面微納結(jié)構(gòu)演化機(jī)制及納米材料量子摩擦機(jī)理，突破超潤滑固體薄膜及關(guān)鍵裝備研制與工程應(yīng)用等關(guān)鍵技術(shù)，為我國裝備制造業(yè)筑起堅(jiān)實(shí)“防護(hù)屏障”。近日，他榮獲何梁何利基金區(qū)域創(chuàng)新獎(jiǎng)。

張俊彥

精研“碳薄膜”，破解發(fā)動(dòng)機(jī)關(guān)鍵核心技術(shù)難題

我國汽車工業(yè)曾在核心部件上存在短板，發(fā)動(dòng)機(jī)高壓共軌燃油噴射系統(tǒng)被列入關(guān)鍵核心技術(shù)攻關(guān)清單，其核心挑戰(zhàn)在于2微米間隙、高速高壓工況下的摩擦熔焊與磨損泄壓問題。攻克這一難題，關(guān)鍵是研發(fā)兼具低摩擦、低磨損特性，且不改變零部件固有強(qiáng)度與尺寸精度的固體潤滑薄膜材料。

面對挑戰(zhàn)，張俊彥帶領(lǐng)團(tuán)隊(duì)歷經(jīng)十年攻關(guān)，提出了類富勒烯結(jié)構(gòu)賦予含氫碳薄膜大氣環(huán)境超低摩擦特性的學(xué)術(shù)觀點(diǎn)。團(tuán)隊(duì)以等離子體能量調(diào)控為手段，精準(zhǔn)調(diào)控碳薄膜微觀結(jié)構(gòu)，率先制備出摩擦系數(shù)低于0.01的類富勒烯含氫碳薄膜，遠(yuǎn)優(yōu)于傳統(tǒng)油脂潤滑水平；揭示了摩擦誘導(dǎo)類富勒烯形成洋蔥結(jié)構(gòu)的宏觀非公度接觸機(jī)制，為超低摩擦固體潤滑材料技術(shù)發(fā)展奠定理論基礎(chǔ)。

在此基礎(chǔ)上，團(tuán)隊(duì)與中國第一汽車集團(tuán)有限公司成立“汽車摩擦學(xué)聯(lián)合實(shí)驗(yàn)室”，與南岳電控（衡陽）工業(yè)技術(shù)股份有限公司開展產(chǎn)學(xué)研協(xié)同攻關(guān)，成功研制低摩擦固體潤滑薄膜材料，攻克了超低摩擦碳薄膜可控制備、低溫下軸承鋼等表面的高結(jié)合力沉積、批量一致性工藝與裝備一體化集成等技術(shù)難題，成功破解了共軌系統(tǒng)高速高壓摩擦熔焊和高壓柱塞泵等磨損泄壓問題，實(shí)現(xiàn)共軌壓力220MPa，發(fā)動(dòng)機(jī)燃油消耗降低20.1%，排氣污染物下降42.5%，技術(shù)應(yīng)用達(dá)到國際先進(jìn)水平，顯著提升我國汽車發(fā)動(dòng)機(jī)核心競爭力，支撐汽車工業(yè)高質(zhì)量發(fā)展。

鍛造“潤滑盾牌”，全周期守護(hù)大國重器安全運(yùn)行

航天器密封件磨損致燃料泄漏、大型船舶軸承卡死致航行中斷，裝備運(yùn)動(dòng)部件啟停階段的磨損，是影響可靠性與壽命的關(guān)鍵隱患。動(dòng)靜摩擦系數(shù)差異引發(fā)的“爬行現(xiàn)象”、長期服役界面匹配失效，是部件過早失效的主要原因。

張俊彥團(tuán)隊(duì)提出摩擦界面起始潤滑與抗磨延壽技術(shù)，構(gòu)建從啟動(dòng)到全服役周期的防護(hù)體系。起始潤滑階段，通過分子薄膜設(shè)計(jì)縮小動(dòng)靜摩擦系數(shù)差，有效抑制了精密機(jī)械的“爬行”問題；構(gòu)筑了特殊結(jié)構(gòu)MoS2、AlTiN、碳基薄膜等高性能潤滑薄膜，通過摩擦學(xué)配副實(shí)現(xiàn)了不同工況界面潤滑需求。

相關(guān)技術(shù)廣泛應(yīng)用于航天、航空等高技術(shù)領(lǐng)域，突破了高沖擊、大形變條件下橡膠表面硬質(zhì)碳薄膜強(qiáng)韌潤滑一體化關(guān)鍵技術(shù)，解決了伺服機(jī)構(gòu)密封件磨損泄壓問題，助力長征十二號運(yùn)載火箭首飛；突破了可重復(fù)使用火箭發(fā)動(dòng)機(jī)長壽命動(dòng)密封技術(shù)；攻克大飛機(jī)滾輪軸承10萬次、飛機(jī)起落架轉(zhuǎn)動(dòng)軸系統(tǒng)2萬次耐磨壽命及核能支承減摩板等特殊工況長壽命服役難題，為大國重器安全穩(wěn)定運(yùn)行提供保障。

突破“材料智造”，實(shí)現(xiàn)高端裝備關(guān)鍵部件自主可控

滑動(dòng)軸承是機(jī)械裝備的“關(guān)節(jié)”，廣泛應(yīng)用于海洋工程裝備、能源工程、裝備制造、石油化工等領(lǐng)域，高端自潤滑滑動(dòng)軸承長期依賴進(jìn)口，核心技術(shù)與產(chǎn)品受制于人。

張俊彥團(tuán)隊(duì)突破材料基體/潤滑/抗磨相界面調(diào)控、滑動(dòng)軸承工況適應(yīng)性設(shè)計(jì)與規(guī)�；�制造等關(guān)鍵技術(shù)，研制系列高耐磨自潤滑材料及滑動(dòng)軸承，實(shí)現(xiàn)高端自潤滑滑動(dòng)軸承國產(chǎn)化與自主可控。

在金屬基復(fù)合材料方向，通過基體調(diào)幅分解、固溶強(qiáng)化與第二相彌散強(qiáng)化，研發(fā)銅基、高熵合金基自潤滑材料，開發(fā)整體型、雙金屬型、鑲嵌型等系列金屬基滑動(dòng)軸承。銅基軸承干摩擦工況耐磨壽命較國際同類產(chǎn)品提升4倍，應(yīng)用于國內(nèi)首臺套1.6MN快速徑鍛機(jī)，實(shí)現(xiàn)了厚航空結(jié)構(gòu)件高頻鍛造。

在高分子復(fù)合材料領(lǐng)域，建立基于化學(xué)鍵合的相界面調(diào)控方法，研發(fā)出模塑型自潤滑襯套、關(guān)節(jié)軸承和滾輪軸承，性能超過美國AS81934標(biāo)準(zhǔn)要求，成功替代進(jìn)口產(chǎn)品，應(yīng)用于大型飛機(jī)、“天鯨號”疏浚船、新型艦載機(jī)等大國重器，為高端裝備裝上“中國關(guān)節(jié)”。

多年來，張俊彥始終以國家重大戰(zhàn)略需求為導(dǎo)向，以創(chuàng)新理念與明確目標(biāo)引領(lǐng)科研方向。從原子級薄膜實(shí)驗(yàn)室到萬噸級鍛壓機(jī)生產(chǎn)線，從航天低溫渦輪泵到深海裝備密封件，他以實(shí)際行動(dòng)踐行“把論文寫在祖國大地上”的初心使命。他先后獲得國家科技進(jìn)步獎(jiǎng)二等獎(jiǎng)、國家技術(shù)發(fā)明獎(jiǎng)二等獎(jiǎng)各1項(xiàng)、省部級一等獎(jiǎng)4項(xiàng)，榮獲全國創(chuàng)新爭先獎(jiǎng)；授權(quán)發(fā)明專利90余件，發(fā)表學(xué)術(shù)論文240余篇。