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从轮子诞生的那天起，工程师们就得面对一只拦路虎。不管传动装置或发动机有多耐用，也不管机械设计得多完美，任何零件都会因相互接触而磨损。这个罪魁祸首是谁?当然是摩擦。不过，这一“机械的宿命”终于可以被抛诸脑后了。
车轮经常被看作人类发明的象征，车轮与轴组合后的物理性质可以使运动的物体方向保持不变，并减少了被拖拉物体与地面的摩擦力。增加了连接杆以后，轮被广泛用于运输以外的机械构件。机器开动时，滑动部件之间因摩擦而浪费动力，还会使机器的部件磨损，缩短寿命。长期以来，科学家们竭力设法除掉机器上的摩擦，目前，已经取得了很好的成绩。
消灭机械的摩擦曾经只是科学家们的美好梦想。如今，有一种以非晶体碳为主要成分的涂层，它与一种润滑油配合，实现了“超滑”的神话。真算得上是一场革命。一个国际小组已经成功调制出了一种材料和润滑油的黄金配对，有史以来第一次达到了“超滑”的境界。
科学家把一种含有非晶体“四面体碳”的涂层和丙三醇按照一定比例组合起来，调制出一种不会对环境造成污染的可降解润滑油。两个机械接触面涂上这种润滑油后，之间就变得异常润滑，几乎没有任何摩擦。这真是一个了不起的成就，对未来的影响不可估量。说这项技术影响不可估量，是因为它不仅仅停留在理论上。从2006年年底开始，一些技术先进的汽车公司已向市场投放了一种号称“超滑”的发动机。
革命汽车工业
汽油又涨价了，不是第一次也不是最后一次。在相同动力条件情况下，汽车油耗少当然是最好，不仅节能减排而且还省下一笔不菲的开销。我们先来分析一下油耗主要和什么有关，在开车的过程，总结起来就是油燃烧产生的能量转化成动能，再被各种摩擦吃掉的一个过程。发动机是一个将化学能转化成动能的机械部件，汽缸内混合气体爆炸产生动能后，剩下的过程就是被各种摩擦消耗的过程。活塞与缸壁的摩擦；曲轴和轴瓦的摩擦；离合器盘和片的摩擦；变速箱分动箱里各种齿轮之间的摩擦；传动轴前后桥里各种齿轮和轴承的摩擦；刹车片和盘之间的摩擦；最后轮胎和地面的摩擦吃掉了最后的动能，油烧完了，车又停下了，只不过地理位置上发生了转移。从上面的过程来看，摩擦越少就会让更多的动能用于车辆位移，做功就越多。
我们知道，根据已知的摩擦定律F=fp(F—摩擦力，f—动摩擦系数，p—垂直载荷<正压力>)。在压力p不变的情况下，加上润滑油后，原来由金属间很大的摩擦系数转变为润滑油间很小的摩擦系数，随着摩擦系数f减小，摩擦力F也相应大大下降了，可见轴承的工作状态直接影响了汽车的油耗。有效提高发动机输出动能，可以大大降低油耗。通过下面的数字就能明白这项技术的意义。法国里昂中心学校摩擦学和系统动力学实验室教授米歇尔·马丁介绍说：“使用传统内燃机，仅零件摩擦一项，就会浪费燃料提供动能的四分之一。”
在油耗参加减少摩擦这项技术角逐的不仅有汽车工业，事实上所有与机械有关的产业都受到波及。应该说，在机械领域摩擦无处不在。从电梯吊缆到公路路面，再到电站的轮机。这也意味着在润滑油、维修和能源方面花费的代价极大。摩擦造成的无谓损耗竟高达机械生产总值的1／4还要多，这就不难明白为什么科学家长期以来一直不遗余力寻找对策。对他们来说，要减少两个固体接触面之间的摩擦，过去最符合逻辑、最有效的策略就是使两个接触面都尽可能光滑。
技术潜力惊人
问题随之而来：即使接触面表面在原子层面上是平坦的，原子本身(及原子问的相互作用力)还会产生一定的粗糙度。这种粗糙度是基本的、内在的，即便磨得再平，也消除不了。在所有牵涉到光滑表面的应用中，最根本的问题就在于防止两个接触面最外层的原子发生相互作用。过去，科学家们一度认为已经找到了解决问题的金钥匙。当时，实验证明，若将两个晶体表面按某个“神奇”的角度接触，两者之间的摩擦几乎为零。因为这样做，两个接触面最外层的原子不发生相互混合，所以也就不发生摩擦。“超滑”的理论也由此诞生。
实验表明，这种晶体角度接触的潜力惊人：其摩擦系数比任何一种干燥材料都低2个数量级(1个数量级为10的1次方)，比加润滑油后的材料低1个数量级。可惜的是，若要大范围应用，需要纯度极高的材料，并且要在真空条件下实现。这样苛刻的条件一般工业难以满足，该技术也就变得无法开发利用，除非是在太空中。“超滑”是不是就此出局了呢?一种“四面体碳”和丙三醇配对的发现带来了重要转机。
从2006年开始，科学家进行了一系列针对碳涂层的详细对比研究。研究发现，一种叫“四面体碳”的材料因其硬度而具有出色的光滑度。除此之外，为了达到“超滑”的要求，还要找一种合适的润滑油。经过多次测试后，丙三醇脱颖而出。这种带3个碳原子的醇(C3H8O3)由植物合成，安全无毒。它过去一直是制药的传统原料，用于糖浆、栓剂等的生产，它的摩擦系数极小，达到了晶体表面按“神奇”角度接触时的惊人数值。不同的是，这次是在正常大气压下。
能有如此出色的性能，奥秘在于一项小发明。即当机械金属表面上有了1微米厚的涂层后(在真空条件下将碳喷洒加工在金属材料的表面)，经过一系列特殊处理，再涂上一层厚度仅为2纳米的石墨。实验表明，这种石墨活性很强，丙三醇中的羟基就会附着在上面。但是，这些羟基不是像金属原子那样紧紧地吸附，而是相互之间上下运动。空气本来会弄脏晶体涂层，但这一千扰现在已被丙三醇构筑的盾牌消除了。这样，“超滑”润滑油就不需要真空条件也能正常发挥作用了。
研究意义巨大
一些国际大型汽车公司近水楼台先得月，早于2006年年底推出了经“超滑”润滑油处理的发动机。确切地说，得到改进的是控制汽油阀和排气阀的提杆，它们要和凸轮发生摩擦。这种发动机和优质润滑油配合，可以节约2％左右的燃料，这一数字对于如此细微的改动来说已经十分可观。而且，“超滑”润滑油加工技术将推广到发动机的其他零部件上。比如活塞这一摩擦的“重灾区”，应用了该技术后，可以再节约几个百分点的燃料。除了燃料消费的减少外，采用甘油单油酸酯(丙三醇的一种衍生物，在0℃时不凝结)作为润滑油，能消除传统矿物油中的添加剂(硫、磷等)对环境的污染。
美国麻省理工学院的研究员、机械物理学家南娜吉·萨加认为，在美国，由摩擦造成的开支(包括磨损、维修，能量损失等)每年超过国内生产总值的6％，也就是7940亿美元。这个天文数字也被法国机械工业技术中心进行的研究所证实：在法国，摩擦造成的开支竟高达法国国内生产总值的3％，也就是250亿欧元，其中50％被用在设备维修上。减少这笔巨额开支并不是全部关键所在。法国国家环境和能源控制署认为，法国每年生产超过24万吨油，若将矿物油换成丙三醇的一种衍生物。这个数字将会减少。而且，处理矿物废渣代价昂贵，能被收集起来的废渣只占全部废渣的85％。
目前，全球医疗器材生产的领军企业也对这项技术产生了浓厚的兴趣。如何应用到医疗器材领域虽然还是秘密，但人们至少能想象到在皮肤下面滑溜无比的皮下注射针头和导管，至少会减轻病人的痛苦。随着研究的深入，“超滑”技术必将超出机械领域的范围。有人假想，如果把这种“超滑”技术应用到军事上，一旦战争爆发，将这种超润滑材料洒到敌方的公路上、铁路的铁轨上和飞机起飞的跑道上，使对方的战车、运兵车、火车无法运行，军用物资无法运送；飞机不能起飞，失去制空权……这样“超滑”技术的研究还真有点战略意义呢。到时，我们的生活又会发生怎样的变化呢?
车轮经常被看作人类发明的象征，车轮与轴组合后的物理性质可以使运动的物体方向保持不变，并减少了被拖拉物体与地面的摩擦力。增加了连接杆以后，轮被广泛用于运输以外的机械构件。机器开动时，滑动部件之间因摩擦而浪费动力，还会使机器的部件磨损，缩短寿命。长期以来，科学家们竭力设法除掉机器上的摩擦，目前，已经取得了很好的成绩。
消灭机械的摩擦曾经只是科学家们的美好梦想。如今，有一种以非晶体碳为主要成分的涂层，它与一种润滑油配合，实现了“超滑”的神话。真算得上是一场革命。一个国际小组已经成功调制出了一种材料和润滑油的黄金配对，有史以来第一次达到了“超滑”的境界。
科学家把一种含有非晶体“四面体碳”的涂层和丙三醇按照一定比例组合起来，调制出一种不会对环境造成污染的可降解润滑油。两个机械接触面涂上这种润滑油后，之间就变得异常润滑，几乎没有任何摩擦。这真是一个了不起的成就，对未来的影响不可估量。说这项技术影响不可估量，是因为它不仅仅停留在理论上。从2006年年底开始，一些技术先进的汽车公司已向市场投放了一种号称“超滑”的发动机。
革命汽车工业
汽油又涨价了，不是第一次也不是最后一次。在相同动力条件情况下，汽车油耗少当然是最好，不仅节能减排而且还省下一笔不菲的开销。我们先来分析一下油耗主要和什么有关，在开车的过程，总结起来就是油燃烧产生的能量转化成动能，再被各种摩擦吃掉的一个过程。发动机是一个将化学能转化成动能的机械部件，汽缸内混合气体爆炸产生动能后，剩下的过程就是被各种摩擦消耗的过程。活塞与缸壁的摩擦；曲轴和轴瓦的摩擦；离合器盘和片的摩擦；变速箱分动箱里各种齿轮之间的摩擦；传动轴前后桥里各种齿轮和轴承的摩擦；刹车片和盘之间的摩擦；最后轮胎和地面的摩擦吃掉了最后的动能，油烧完了，车又停下了，只不过地理位置上发生了转移。从上面的过程来看，摩擦越少就会让更多的动能用于车辆位移，做功就越多。
我们知道，根据已知的摩擦定律F=fp(F—摩擦力，f—动摩擦系数，p—垂直载荷<正压力>)。在压力p不变的情况下，加上润滑油后，原来由金属间很大的摩擦系数转变为润滑油间很小的摩擦系数，随着摩擦系数f减小，摩擦力F也相应大大下降了，可见轴承的工作状态直接影响了汽车的油耗。有效提高发动机输出动能，可以大大降低油耗。通过下面的数字就能明白这项技术的意义。法国里昂中心学校摩擦学和系统动力学实验室教授米歇尔·马丁介绍说：“使用传统内燃机，仅零件摩擦一项，就会浪费燃料提供动能的四分之一。”
在油耗参加减少摩擦这项技术角逐的不仅有汽车工业，事实上所有与机械有关的产业都受到波及。应该说，在机械领域摩擦无处不在。从电梯吊缆到公路路面，再到电站的轮机。这也意味着在润滑油、维修和能源方面花费的代价极大。摩擦造成的无谓损耗竟高达机械生产总值的1／4还要多，这就不难明白为什么科学家长期以来一直不遗余力寻找对策。对他们来说，要减少两个固体接触面之间的摩擦，过去最符合逻辑、最有效的策略就是使两个接触面都尽可能光滑。
技术潜力惊人
问题随之而来：即使接触面表面在原子层面上是平坦的，原子本身(及原子问的相互作用力)还会产生一定的粗糙度。这种粗糙度是基本的、内在的，即便磨得再平，也消除不了。在所有牵涉到光滑表面的应用中，最根本的问题就在于防止两个接触面最外层的原子发生相互作用。过去，科学家们一度认为已经找到了解决问题的金钥匙。当时，实验证明，若将两个晶体表面按某个“神奇”的角度接触，两者之间的摩擦几乎为零。因为这样做，两个接触面最外层的原子不发生相互混合，所以也就不发生摩擦。“超滑”的理论也由此诞生。
实验表明，这种晶体角度接触的潜力惊人：其摩擦系数比任何一种干燥材料都低2个数量级(1个数量级为10的1次方)，比加润滑油后的材料低1个数量级。可惜的是，若要大范围应用，需要纯度极高的材料，并且要在真空条件下实现。这样苛刻的条件一般工业难以满足，该技术也就变得无法开发利用，除非是在太空中。“超滑”是不是就此出局了呢?一种“四面体碳”和丙三醇配对的发现带来了重要转机。
从2006年开始，科学家进行了一系列针对碳涂层的详细对比研究。研究发现，一种叫“四面体碳”的材料因其硬度而具有出色的光滑度。除此之外，为了达到“超滑”的要求，还要找一种合适的润滑油。经过多次测试后，丙三醇脱颖而出。这种带3个碳原子的醇(C3H8O3)由植物合成，安全无毒。它过去一直是制药的传统原料，用于糖浆、栓剂等的生产，它的摩擦系数极小，达到了晶体表面按“神奇”角度接触时的惊人数值。不同的是，这次是在正常大气压下。
能有如此出色的性能，奥秘在于一项小发明。即当机械金属表面上有了1微米厚的涂层后(在真空条件下将碳喷洒加工在金属材料的表面)，经过一系列特殊处理，再涂上一层厚度仅为2纳米的石墨。实验表明，这种石墨活性很强，丙三醇中的羟基就会附着在上面。但是，这些羟基不是像金属原子那样紧紧地吸附，而是相互之间上下运动。空气本来会弄脏晶体涂层，但这一千扰现在已被丙三醇构筑的盾牌消除了。这样，“超滑”润滑油就不需要真空条件也能正常发挥作用了。
研究意义巨大
一些国际大型汽车公司近水楼台先得月，早于2006年年底推出了经“超滑”润滑油处理的发动机。确切地说，得到改进的是控制汽油阀和排气阀的提杆，它们要和凸轮发生摩擦。这种发动机和优质润滑油配合，可以节约2％左右的燃料，这一数字对于如此细微的改动来说已经十分可观。而且，“超滑”润滑油加工技术将推广到发动机的其他零部件上。比如活塞这一摩擦的“重灾区”，应用了该技术后，可以再节约几个百分点的燃料。除了燃料消费的减少外，采用甘油单油酸酯(丙三醇的一种衍生物，在0℃时不凝结)作为润滑油，能消除传统矿物油中的添加剂(硫、磷等)对环境的污染。
美国麻省理工学院的研究员、机械物理学家南娜吉·萨加认为，在美国，由摩擦造成的开支(包括磨损、维修，能量损失等)每年超过国内生产总值的6％，也就是7940亿美元。这个天文数字也被法国机械工业技术中心进行的研究所证实：在法国，摩擦造成的开支竟高达法国国内生产总值的3％，也就是250亿欧元，其中50％被用在设备维修上。减少这笔巨额开支并不是全部关键所在。法国国家环境和能源控制署认为，法国每年生产超过24万吨油，若将矿物油换成丙三醇的一种衍生物。这个数字将会减少。而且，处理矿物废渣代价昂贵，能被收集起来的废渣只占全部废渣的85％。
目前，全球医疗器材生产的领军企业也对这项技术产生了浓厚的兴趣。如何应用到医疗器材领域虽然还是秘密，但人们至少能想象到在皮肤下面滑溜无比的皮下注射针头和导管，至少会减轻病人的痛苦。随着研究的深入，“超滑”技术必将超出机械领域的范围。有人假想，如果把这种“超滑”技术应用到军事上，一旦战争爆发，将这种超润滑材料洒到敌方的公路上、铁路的铁轨上和飞机起飞的跑道上，使对方的战车、运兵车、火车无法运行，军用物资无法运送；飞机不能起飞，失去制空权……这样“超滑”技术的研究还真有点战略意义呢。到时，我们的生活又会发生怎样的变化呢?