近年来我国摩擦学研究和应用的重要进展
薛群基
（中国科学院兰州化学物理研究所固体润滑国家重点实验室 兰州 730000）
摘要：在回顾摩擦学发展历史的基础上，介绍了近年来我国摩擦学的主要领域包括摩擦学表面工程，微、纳摩擦学，高性能润滑油、脂及摩擦化学，生物摩擦学，航空润滑材料及空间摩擦学以及工业摩擦学（铁路、水利水电）等的发展现状和重要进展。分析了我国摩擦学面临的挑战，并初步分析了我国摩擦学的发展趋势。
关键词：中国 摩擦学 重要进展发展趋势
1摩擦学概述
机械是人类生产和生活的基本要素之一，机械工程在整个技术体系中占有基础和核心地位。摩擦学是机械工程的重要研究领域之一，1966年摩擦学创始人Jost教授提出的Jost报告公开发表，提出了摩擦学的概念“Tribology”。摩擦学是研究作相对运动的相互作用表面及其有关实践的科学与技术。其主要特征，一是以研究自然界普遍存在的摩擦、磨损、润滑现象为主要内容的普适性很强的基础学科；二是以节约资源、能源、提高效益为重要目标的实用性很强的应用学科。
摩擦消耗了世界一次能源的1／3以上，磨损导致了60％的机械材料损耗，润滑是减小摩擦、降低或避免磨损的最有效途径。据英国、美国、德国等国家的统计，每年与摩擦、磨损有关方面的花费大约占国民经济年生产总值的2％～7％。英国估计每年应用润滑技术节省的费用为20亿～22亿英镑（2005）。美国的车辆发动机及传动系统减少摩擦、磨损，每年可节约1200亿美元（美国能源部，1999）。我国80年代《全国摩擦学工业应用调查报告》：根据对冶金、石油、煤炭、铁道运输、机械五大行业的调查，1984年我国在摩擦、磨损、润滑方面的节约潜力为176亿元，约占国民总产值的1．37％。2006年中国工程院启动了《摩擦学科学与工程应用现状与发展战略研究》咨询项目：根据对冶金、能源化工、铁道机车、汽车、航空航天、船舶、军事装备、农业装备8个领域调查，2006年全国（8个工业部门）消耗在摩擦、磨损和润滑方面的资金估计为9500亿元。如果正确运用摩擦学知识可以节省的人民币估计可达3270亿元，占GDP的1．55％o由于摩擦学所涉及的问题，与节约能源、节约材料、减少磨损、提高资源利用率和保护环境等密切相关，成为我国走新型化工业道路和发展循环经济必须面对的科学问题，已受到科技界的高度重视，并且取得了一些重要进展。
2 近年来取得重要进展的摩擦学领域
2．1摩擦学表面工程
摩擦学表面工程已成为摩擦学研究中十分活跃的分支。20世纪80年代初，摩擦学表面工程研究在英国和德国摩擦学各领域中已分别上升到了第1位和第2位。第一届世界摩擦学大会，表面工程论文在大会涉及到的30多个领域中排第2位。摩擦学是表面工程的重要基础理论之一，摩擦学表面工程领域所获得的大量研究成果促进和丰富了摩擦学的基础研究。摩擦学表面工程从单一组分单层向多元化、多层化（超晶格化）、纳米化、梯度化和智能化方向发展，以提高材料表面的综合性能。在摩擦学表面工程研究领域，报告介绍了近年来我国在超低摩擦、高强度DLC薄膜、代替传统硬铬镀层技术及材料以及抗磨损薄膜的制备及应用等方面的重要进展。
2．2微／纳米摩擦学
20世纪90年代初，学术界提出了微观摩擦学和纳米摩擦学的概念，从研究内容的角度来看，微观摩擦学主要是在原子、分子和纳米尺度下研究两个相对运动表面之间的摩擦、磨损与粘着行为：设计与制备纳米尺度上的润滑剂和分子级超薄润滑薄膜等。随着现代科学技术的进步，尤其实纳米材料与器件、微型机械和高度磁记录技术的高速发展，微观摩擦学的研究日益为人们所重视。本部分介绍了近年来我国学者在固一固界面粘着与摩擦、亚纳级光滑表面加工技术、自组装分子薄膜制备及摩擦行为研究方面取得的重要突破和取得的初步应用成果。
2．3高性能润滑油／脂及摩擦化学
润滑油、脂是当前应用最为广泛的润滑材料，是机械装备可靠、高效、长寿命运行的最基本、最重要保障，其技术水平与应用状况对国家经济的发展具有举足轻重的作用。随着我国冶金、水泥、汽车、风力发电、轨道交通等重要行业的飞速发展和航空、航天、舰船、兵器等高技术工业的不断进步，新型大型精密装备不断被设计、生产并被应用于愈发苛刻的状况，从而对润滑油脂产品提出了更高的要求。同时，随着能源紧缺、环保污染问题的愈发严重，人们迫切要求润滑油脂具有更好的节能及环境友好特性。而我国现有的油脂润滑材料与技术远远落后于国外先进水平，高档润滑油脂市场近十年来几乎为美孚、壳牌、嘉实多等国际知名品牌占有，已成为限制我国工业技术进步的瓶颈之一。通过添加剂的分子结构设计及构、合成制备方法、摩擦性能及摩擦化学行为机理、配方与应用性能等研究，丰富润滑添加剂设计及其摩擦化学相关理论，在此基础上针对冶金、水泥、风力发电、轨道交通、航空、舰船等装备的摩擦工况及对润滑油脂的性能要求设计制备可符合要求的高性能润滑油脂产品。本部分介绍了我国近年来在高性能润滑油脂及摩擦化学方面的研究进展。
2．4生物摩擦学
生物摩擦学研究是摩擦学、生物力学、生物化学、流变学和材料科学等的交叉学科，在医学和摩擦学工作者共同努力下得到迅速发展。与纳米摩擦学研究相比，我国生物摩擦学研究的水平较低，投入也很少。目前生物摩擦学的研究目标是研制摩擦磨损低、病理反应小的人工器官，主要集中在人工关节和心脏瓣膜的研究，国内外都有专门从事生物摩擦学研究的机构。现人体内存在各种摩擦，如关节的摩擦管腔血管、气管、消化道、排泄道内的摩擦运动产生的肌肉、肌膊间的摩擦等。其他人工器官如人工心脏瓣膜、假肢、义齿、人工管壁、内坚固摩擦学问题等都是目前或将来研究的热点。本部分介绍了我国学者在人造关节的研制、生物摩擦学评价设备研制、牙齿磨损性能等方面有成效的一些研究进展。
2．5航空润滑材料及空间摩擦学
润滑和密封材料是现代航空工业的重要基础材料。由于润滑和密封材料的使用部位常常是航空系统中直接经受极端苛刻工况考验的部位，因而也是系统失效的多发部位，并由此可导致灾难性的事故后果，因此，高性能润滑和密封材料对航空技术的发展具有十分重要的意义。火箭、卫星、飞船、空间实验室（站）及星际探测器等空间工业技术的发展要求解决一系列润滑科学与技术问题。空间工业技术领域的润滑问题通常涉及高、低温，氧化还原介质，超高真空，高比负荷，高、低速，多次启、停，辐射（紫外光、原子氧等）等特殊工况，要求润滑材料与技术具有高可靠性，某些情况下（如卫星和星际探测器等）还要求具有超长寿命。因此空间润滑技术是保证空间运载工具和飞行器安全可靠运行的关键技术之一。本部分介绍了近年来在我国在完成国家航空领域特种润滑、空间摩擦学项目过程中所取得的重要成果。
2．6工业摩擦学（铁路、水利水电）
著名摩擦学学者Dowson教授在第一届世界摩擦学大会上在《摩擦学的进展：历史的展望》的报告中提出，20世纪中摩擦学的科学进展与影响深刻的工业应用相配合，使机械系统的主要发展，可以依靠摩擦学的基础知识与技术来完成。摩擦学是多学科交叉科学，融基础知识和应用技术于一体，是包括大家都熟悉的摩擦、磨损、润滑在内的一个宽广的科技领域。它在工程上的应用包括：铁路、水利水电、装备和产品的摩擦学设计，全生命周期中摩擦消耗和磨损控制，以及润滑技术措施的实施与新型润滑材料的研发。在高速铁路、水利水电和风力发电的设计中，应积极重视和应用摩擦学前沿科技知识，积极进行摩擦学设计，提高其运行可靠性，降低运行费用。本部分介绍了我国铁路和水利水电的发展趋势，提出了以上工业发展过程中的关键摩擦学问题和挑战。
3 我国摩擦学发展趋势
摩擦学是一个充满着高新科学技术的、多学科交叉的工程领域，摩擦学的发展对航空、国防安全和微纳制造、生物制造、人类健康工程等领域都有直接的促进和推动作用。近年来我国学者围绕“摩擦学与高新技术、装备制造、节能、环境和可持续发展”，就如何进一步发挥摩擦学在解决国家重大工程和装备中的关键问题，特别是对摩擦学科学与前沿技术在解决国民经济发展与资源、环境尖锐矛盾中的重要作用，着重进行了探讨和研究。可以说，我国摩擦学的发展仍然面临着很大的挑战。
（1）快速发展中的高技术装备和苛刻工况对摩擦学提出了新的挑战。高技术领域如航天、航空、信息、军事装备和先进制造等不断向集成化、微小化、轻量化、高精度、智能化、长寿命、高可靠等方向发展；其中运动部件或动力系统所面临的超高真空，辐射，极端高（低）度，高、低速，重载，强介质腐蚀，微小间隙，强流（场），沙尘，人体等环境和状况日益苛刻。
（2）摩擦学对于节能、节材从而对于保护环境具有重要的意义。目前，我国的GDP占世界的4％，却消耗了占世界30％～40％的钢，50％的水泥，我国的等当量GDP能源消耗是美国的2倍，欧洲的3倍，日本的4倍。对环境和能源的考虑将是摩擦学研究的主要驱动力。绿色摩擦学在节约资源、能源、保护生态环境和实现社会可持续发展等方面具有不可替代的重要作用。应在我国大力发展绿色摩擦学，使它成为节能、降耗、减排、推动社会可持续发展的一支重要力量。
作者简介：
“ 振兴特色制造产业，促进西部科学发展 ”为主题，紧紧围绕党中央、国务院的总体部署，紧密结合西北地区的特色，充分发挥科技团体优势，积极开展跨学科、跨行业、跨部门的交流与探讨，为加快西部地区经济社会发展献计献策，年会将对西部各省、区、市加快经济社会发展、构建和谐社会贡献力量。
薛群基，男，1942年出生。研究员，博导，中国工程院院士。
加强东西合作 促进产业转移
肖金成
（国家发改委国土开发与地区经济研究所北京 100000）
摘要：加强东、西部地区多种形式的合作，形成东中西互动、优势互补、相互促进、共同发展的新格局，是促进区域协调发展的战略举措。本文探讨了东西部经济合作机制、产业转移的模式和区位选择，旨在为东中西协调互动提供可行的对策与建议。
关键词：东西合作产业转移
加强东、西部地区多种形式的合作，形成东中西互动、优势互补、相互促进、共同发展的新格局，是促进区域协调发展的战略举措。本文探讨了东西部经济合作机制、产业转移的模式和区位选择，旨在为东中西协调互动提供可行的对策与建议。
1 构建东西部经济合作机制
东西合作是一种以市场机制为主政府力量为辅，以区域利益为动力。建立在优势互补基础上的一种合作方式。东西合作不单纯靠市场的作用，政府的作用也不可忽视，而产业转移是在市场经济条件下的企业行为，产业转移的进行受到利益的驱使，是不以政府的意志为转移的。中国经过多年的非均衡发展，地区间存在着较为明显的梯度，伴随着经济的发展与市场化进程的推进，国内区域间产业转移必将不断加快。因此，通过东西合作来促进产业转移，是实现区域协调互动的重要途径。
1．1动力机制
虽然东西部合作与发展中存在着“对口支援” 的合作模式，其动机是出于道义上的无偿支援和帮助，但更多合作模式的基本性质却是以市场机制为契机，以相对优势为基础，建立在优势互补、互惠互利原则上的一种实现各地区经济共同发展，力图缩小地区差距的合作。所以东西部经济合作既是两个或多个地区相互协作的共同行动，更是一种经济行为，其动机可归结为追求合作双方或多方的经济利益最大化。因此东西部合作发展的内在动力来源于企业试图在更大范围的区域空间配置资源。
1．1．1动力之一——区位梯度势差
在市场经济中，一个企业利润最大化的获得，取决于能源、原材料、资金、技术、劳动力的投入，以及经营管理、商标品牌和营销网络等各种要素的共同作用。而企业的跨区域合作动机，正是来源于企业对其所在区域中某种或某些缺失、劣势要素的弥补。合作动机的实现又取决于合作企业所在两个或多个区域间的要素梯度势差的大小。多种要素的梯度势差共同决定着区域间的区位梯度势差的大小。
