超滑与摩擦起源的探索

摩擦消耗掉全世界约1/3的一次能源,磨损致使大约80%的机器零部件失效,每年因摩擦、磨损造成的经济损失约占国内生产总值(gross domestic product, GDP)的2%～7%.对于中国这样的制造大国,摩擦、磨损造成的损失占比较高.仅以5%计算, 2019年我国因摩擦、磨损造成的损失就可能达4.95万亿元.因此,如何减少摩擦、降低磨损是大家广为关注的问题,也是影响人类社会走向绿色、环保、有效利用资源和能源的关键因素之一.探索摩擦起源,实现超滑状态成为摩擦学研究的重大使命.超滑就是将摩擦系数呈数个数量级的降低,同时伴随磨损率呈数量级下降的一种新技术.本文重点介绍了我们课题组近期在超滑和微观摩擦能量耗散机制方面的研究进展,同时也对国内外相关研究进行了简要评述.     

影响公路沥青混凝土路面抗滑性的因素与检测

从抗滑摩擦力的力学分析影响沥青路面抗滑性能的因素,研究提高路面抗滑性能的主要途径。     

影响公路沥青混凝土路面抗滑性的因素与检测

从抗滑摩擦力的力学分析影响沥青路面抗滑性能的因素,研究提高路面抗滑性能的主要途径.     

空间站热管理

热管理是空间站热控制的更高层次,它从系统整体和集成的角度研究空间站的能量转换、输送排散和利用等过程以及各子系统之间内在的联系,提出提高空间站能源利用效率的热管理技术和布局方案。运用热力学原理提高整个空间站能量利用效率、减少废热排散的热管理技术、相关的专项技术研究、集成式热管理系统、空间站热管理运行机制的动态分析和热管理模拟仿真平台等。开展空间站热管理研究不仅仅是发展大型空间站的需要,也是提高我国空间站研究和设计水平的需要。     

根据热释光温度确定滑坡滑动速度的研究

古滑坡或老滑坡的滑动速度估算,是滑坡研究中的难题之一。前人一般采用滑后形态、滑动距离等标志结合经验估算,结果因人而异,可靠性不够。本文研究了滑带温度场特征和岩石热释光温度特性,提出了滑动速度和滑带温度之间的热动力学关系,首次建立了利用温度数据确定滑坡滑速的定量反算方法,使滑坡速度研究取得了新的进展。     

飞秒激光仿生制备极端浸润性表面

极端浸润性表面由于具有许多奇异的特性和重要的应用,近年来备受国际学术界和工业界的广泛关注.与传统微制造技术相比,飞秒激光微纳加工技术在设计制备复杂精细表面微纳结构方面具有非常突出的优势.飞秒激光近年来也被成功应用于调控固体材料表面的浸润性.本文系统总结了飞秒激光在制备不同极端浸润性表面方面的研究进展,包括超疏水表面、水下超疏油表面、水下超疏气表面、润滑液灌注滑动表面、可调粘滞性表面以及各向异性表面.本文从仿生制备的角度,阐述了各种超浸润表面飞秒激光构建的方法和思路,以及不同浸润性之间的关系,介绍了飞秒激光诱导极端浸润性表面的重要应用,探讨了该领域目前所面临的主要挑战,并对未来的发展进行了展望.     

优质陶瓷零件的超精加工技术研究

陶瓷零件是烧结材料制品,属典型的硬脆材料,加工困难。其特有的物理、机械、热学和摩擦学等性能在很多领域中具有广泛的应用前景。而陶瓷零件的高精度、高效率和低成本加工方法是目前世界各工业先进国家正努力攻克的技术难题。超精加工在此特指产生粗糙度     

摩擦磨损过程的非平衡态热力学研究

摩擦学是一个高度交叉的综合性的边缘学科.影响摩擦磨损过程的因素不仅众多,而且存在复杂的非线性相互作用.与其他技术基础学科相比,摩擦学理论对工程的指导作用远远处于落后的地位,因而必须转换角度,从综合和系统的观点加强定量模型的研究.非平衡态热力学研究的发展为这一研究提供了理论基础.本文提出以熵平衡关系和超熵产生不等式为基础,以熵为表征参数的学术观点.在此基础上对摩擦磨损过程进行了系统的分析.并按照熵平衡关系将摩擦磨损过程分解为热传导、扩散、粘滞性流动和摩擦化学反应四个子过程,回顾和总结了相应的研究状况,指出了进一步研究的方向.     

水泥混凝土路面抗滑构造的形成及维护

水泥混凝土路面的抗滑能力是公路行车安全的重要保证之一.文章就此论述了抗滑构造的制作及维护方法,对相应技术的新型工艺及设备发展趋势进行了展望和介绍.     

水泥混凝土路面抗滑构造的形成及维护

水泥混凝土路面的抗滑能力是公路行车安全的重要保证之一，文章就此论述了抗滑构造的制作及维护方法，对相应技术的新型工艺及设备发展趋势进行了展望和介绍。     

船舶摩擦学的发展展望

 首先阐述了船舶摩擦学的定义及其内涵。船舶摩擦学涉及内摩擦和外摩擦的问题,前者主要包括船舶主机、辅机与推进轴系等机械装置及系统内各摩擦副之间产生的摩擦,而后者包括甲板上层建筑及货物与空气、艉轴外支架、船体壳板与水、船上作业人员与船舶甲板间的摩擦。其次,综合分析了船舶主动力机械设备、辅助机械设备、船体界面中的各种摩擦学研究进展,并提出了船舶摩擦学在船舶节能减排、延长船舶机械系统的使用寿命、提高船舶运行效率等方面的作用。最后,结合船舶摩擦学的研究现状和航运业的发展需求,对船舶摩擦学研究的发展趋势进行了展望。     

形色各异的摩擦磨损与润滑*

简述了摩擦学的形成与发展,简要介绍了常用润滑材料及其应用。随着环保意识增强和资源短缺,绿色润滑备受重视;合成油的可设计及可控性,为发展高性能润滑油脂提供了技术途径。固体润滑材料可用于解决高低温、高辐射、超高真空等苛刻环境和工况下的摩擦磨损问题,在以航空航天为代表的高技术领域发挥了不可替代的作用。随着现代工业的进步与发展,复杂工况对润滑材料的物理化学、润滑抗磨损、生物降解等性能不断提出新的挑战,相关研究工作任重而道远。     

Fundamental aspects of phase change slurries:Thermo-fluidic characteristics

Thermal energy storage(TES) is an attention-gaining technology which is useful to improve the energy efficiency as well as to balance the energy supply and demand. Until recently, the latent heat TES(LHTES) technology has been promoted quite fast mainly due to the large heat storage/release capacity that takes place at nearly constant temperature. The phase change slurry(PCS) prepared by dispersing phase change materials(PCMs) into carrying fluid can serve not only as the energy storage media, but also as the heat transfer fluid(HTF). Compared with the conventional PCM which needs additional HTF, the PCS provides superior performance and has the great potential to upgrade the current TES systems. This paper reviews the latest investigations of the micro-encapsulated PCM(MPCM) and shape-stabilized PCM(SSPCM) slurries. A brief introduction of the preparation methods of the two types of the PCSs is summarized. And a comprehensive review of the flow and heat transfer characteristics of the PCSs, particularly in various tube-based geometries and heat exchangers, is conducted for a better understanding of the mechanism and further utilization of the next-generation TES systems.     

纳能源技术应用及展望

随着社会的发展,世界能源消耗的增长与资源匮乏之间的矛盾日趋尖锐,因此传统能源利用技术的革新成为备受关注的问题。纳能源技术是采用纳米材料、纳微加工等高新技术手段发展出来的一种全新的能源技术,其有可能完全突破传统的宏观尺度能源系统(如内燃机等)所面临的低能效、高污染、大体积等一系列难以克服的原理性技术困难。上海大学纳微能源研究所作为一个多学科交叉平台,利用其交叉学科的优势,提出纳米尺度热机的概念,将微机电系统(microelectromechanical systems, MEMS)技术制备的传统微型热电器件与催化燃烧相结合,在纳米尺度下催化剂将化学能高效地转化为热能,形成局部温度差,再结合热电器件,在提高催化剂活性和稳定性的同时能够将所得热能转化为电能,实现其在微型电源领域的应用。     

氢能与新材料

氢是清洁高效的能量载体和重要的化工原料。文章从当前氢能利用过程中面临的问题和挑战入手,简述了新材料在制氢、氢气分离与提纯、储氢及氢能转换等各环节的应用,对氢能利用中新材料的发展趋势进行了展望。     

退火与“机械退火”对金属玻璃结构和力学性能的影响

金属玻璃是一种新型亚稳态金属材料,具有一系列优良的物理、化学和力学性能。然而在高温或室温长期使用条件下,金属玻璃易于转变为更稳定、更低能量状态的晶体材料,已成为限制其广泛应用的瓶颈之一。研究金属玻璃的退火对其结构、力学性能的影响具有重要的意义。文章综述了常规退火与"机械退火"对大块金属玻璃的结构和力学性能的影响。研究发现:在玻璃化转变温度以下退火时,密度、剪切波速度、纵波速度和弹性模量随退火时间的增加而增加,这是由于在结构上不同程度的原子重排所致;大块金属玻璃在低于屈服强度的恒定应力下"机械退火"密度增加;卸载载荷室温下时效处理超过30天后,屈服强度和断裂强度均降低,并且在塑性阶段锯齿状塑性流动的幅度增加。这个结果可能对于深入理解大块金属玻璃的结构和塑性变形具有一定的指导作用。     

石墨烯在锂离子电池材料中大有可为

锂离子电池是一种典型的可充电电池,在储能技术领域占主导地位,应用极为广泛。近年来,科技发展对锂离子电池提出了更高要求,包括高能量密度、高安全稳定性等,驱动着电池材料与结构不断创新发展。研制石墨烯基复合正极负极材料,是极为活跃的方向。在此,对锂离子电池的结构、面临的突出挑战以及石墨烯基正极和负极材料研究前沿进行了介绍,重点围绕石墨烯增强电极材料电学特性的基本原理和复合材料制备技术作了阐述,也提出了未来发展动向。     

纤维增强陶瓷基复合材料与金属钎焊研究进展

纤维增强陶瓷基复合材料在高温使役性能方面表现出超越传统陶瓷材料的优异性能，与金属的连接构件在航空航天、核能、化工等高温系统中应用潜力巨大。纤维增强陶瓷基复合材料与金属的连接技术被广泛研究，钎焊是实现二者连接的最佳选择。文章重点论述钎焊纤维增强陶瓷基复合材料与金属所面临的挑战和科学问题，列举C_f/C、C_f/SiC和SiO_2f/SiO₂三种研究最为广泛的纤维增强陶瓷基复合材料与金属的钎焊实例，讨论钎料润湿行为、界面反应调控和接头应力调节的最新研究成果。可靠连接技术的发展，将会推动纤维增强陶瓷基复合材料的研究和应用。     

拓扑量子材料的研究进展

拓扑量子材料近年来已经成为凝聚态物理领域研究的国际前沿课题。在过去的几十年中凝聚态物理学者对量子霍尔效应进行了广泛研究,提出了一种基于拓扑序的研究范式,并且将拓扑这一数学概念与能带理论相结合,成功将其引入到固体电子材料的理论、计算与实验研究之中。拓扑材料具有奇特的表面态和低能耗的电子输运等性质,这些效应是由于拓扑量子态受到严格的对称性保护,对于普通的材料杂质、缺陷或无序具有很高的鲁棒性,并可以通过量子调控或相变改变其拓扑性质。这一新兴研究领域为未来的电子材料和器件,乃至基于量子拓扑体系与计算的信息技术创新探索提供了多种可能。对整个材料学的发展而言,拓扑概念的引入使人们对物质的研究更加深入,并且开始使用更加先进的数学工具描述新材料的属性。文章从拓扑绝缘体和拓扑半金属等材料计算科学的角度探讨拓扑量子材料的一些基本概念以及近年来国内外的研究进展。     

热电材料的基本原理、关键问题及研究进展

热电材料是一种利用固体中载流子(电子和空穴)运动实现热能和电能直接相互转换的功能材料,在温差发电和便携式制冷等领域得到重要应用。目前,如何协调优化载流子和声子的输运性能,从而提高热电材料能量转换效率,使其在利用余热发电方面发挥更大应用价值是材料学家研究的主要目标。简要介绍了热电效应的基本原理,总结了热电材料发展中的诸多关键科学问题,从结构设计(原子结构、纳米结构以及微米结构)方面综述了近年来的主要研究成果,并强调了温差发电技术对解决当前环境污染和能源危机的重要意义。