纳米级形貌快速测量,白光干涉仪助力摩擦磨损学科发展
2025-04-21

纳米级形貌快速测量,白光干涉仪助力摩擦磨损学科发展

 

前不久,《Nature》发布的《Sliding and healing of frictional interfaces that appear stationary》引发热议,该研究成果提出了一个新概念——“界面隐形滑动”,为我们揭开了“静止”摩擦界面背后的神秘面纱,在微观尺度下,万物皆在运动。那么,研究摩擦学到底能带来什么价值?今天,小优博士与大家一起探讨。

何为摩擦学?

摩擦学是研究表面摩擦行为的学科,即研究相对运动或有相对运动趋势的相互作用表面间的摩擦、润滑和磨损,及其三者间相互关系的基础理论和技术。其研究成果对工业技术革新、能源效率提升、材料寿命延长等具有深远影响。

摩擦学是一门边缘学科(指与两种或两种以上不同领域的知识体系有密切联系,并借助它们的成果而发展起来的综合性学科门类,学科分布以机械工程为核心,延伸至化学、材料科学、生物医学工程与仿生学、能源与动力工程等交叉领域。因涉猎学科广泛,研究摩擦磨损对于各行各业至关重要。摩擦学对各领域的影响

制造业中,研究摩擦学可以降低损耗延长设备寿命。摩擦导致机械部件磨损,占设备失效原因的70%以上。优化摩擦可减少停机维护成本,提升生产效率。例如:汽车发动机会通过表面涂层的技术,来降低活塞环与缸体的摩擦,以此减少油耗;同时还能通过研究不同材料的耐磨性,从选材方面优化摩擦。

航天航空领域,研究摩擦学可以突破极端环境下的技术瓶颈,高速、高温、高载荷工况对材料摩擦性能提出严苛要求,因此科研人员会研究热障涂层使磨损率降低、研究超滑材料以保障极端条件下的器件性能等等。

生物医疗领域,研究摩擦学可以提升植入体安全性舒适性。例如人工关节磨损产生的磨屑可能会引发炎症,缩短植入体的寿命,因此可以研究不同材料的耐磨性,以优化植入体寿命。

微电子与精密制造领域,MEMS器件芯片封装等微纳摩擦问题直接影响产品可靠性。例如硬盘磁头表面的类金刚石保护层(厚度<2nm可以将读写头磨损寿命提升至10万小时以上。该领域的研究一般要求纳米级精度测量表面形貌,助力工艺优化。

快速形貌测量,推动学科发展

优可测白光干涉仪AM系列,搭载高速、大量程的纳米压电陶瓷,搭配230万像素/500万像素科研级相机,实现亚纳米级精度测量摩擦磨损形貌,已帮助各行各业以及高校研究所取得突破性的科研成果。

 

哈尔滨工业大学先进焊接与连接国家重点实验室、宁德时代21C 创新实验室——《双靶反应HiPIMS制备Ti / Si共掺杂类金刚石薄膜的微观结构和高温摩擦学性能》

 

 

FeCoCrNi器件摩擦磨损后的深度、面积、体积以及形貌分析

 

 

合金材料摩擦磨损后的深度以及形貌分析