廣東省高端裝備制造及精密制造的摩擦學(xué)研究進(jìn)展*

黃 興，譚桂斌,2※

（1.廣州機(jī)械科學(xué)研究院有限公司，國(guó)家橡塑密封工程技術(shù)研究中心/廣東省工業(yè)摩擦學(xué)企業(yè)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，廣州 510535；2.廣東工業(yè)大學(xué)機(jī)電工程學(xué)院，廣州 510006）

0 引言

廣東省機(jī)械工程學(xué)會(huì)摩擦學(xué)分會(huì)創(chuàng)建于1980年，今年恰逢創(chuàng)立40 周年。針對(duì)高端機(jī)床、能源電力、石油化工、海洋、交通等高技術(shù)工業(yè)和國(guó)防裝備需求，工業(yè)界將摩擦學(xué)知識(shí)和先進(jìn)技術(shù)用于提高機(jī)電設(shè)備的效率、減少事故發(fā)生、延長(zhǎng)使用壽命、提高機(jī)器系統(tǒng)和裝備的可靠性等。過去30 余年，由于強(qiáng)烈的社會(huì)需求及高科技迅猛發(fā)展的原因，中國(guó)從2010 年開始制造業(yè)規(guī)模躍居世界第一，裝備制造業(yè)顯著地帶動(dòng)了中國(guó)摩擦學(xué)不斷進(jìn)步。從國(guó)際角度看，中國(guó)摩擦學(xué)的發(fā)展與我國(guó)的GDP 速度相似，逐步從高速度增長(zhǎng)跨越到高質(zhì)量發(fā)展，在國(guó)際摩擦學(xué)研究領(lǐng)域的權(quán)重正在快速增加。在此，本文聚焦幾個(gè)重要發(fā)展方向，如高端機(jī)床摩擦學(xué)、基礎(chǔ)部件摩擦學(xué)、智能摩擦學(xué)、精密電子制造摩擦學(xué)、納米摩擦發(fā)電、綠色摩擦與潤(rùn)滑等方面進(jìn)行回顧，介紹了廣東省在相關(guān)領(lǐng)域主要研究進(jìn)展，并對(duì)未來進(jìn)行了展望。

1 高端數(shù)控機(jī)床

1.1 精密機(jī)床摩擦學(xué)的研究

1959 年，組建廣州機(jī)床研究所（廣州機(jī)械科學(xué)研究院的前身，簡(jiǎn)稱廣研院），進(jìn)行熱帶高溫、高濕氣候的出口援外機(jī)床結(jié)構(gòu)與核心零部件潤(rùn)滑密封防護(hù)的研究[1-3]。20世紀(jì)60年代起，廣研院、北京機(jī)床研究所、大連組合機(jī)床研究所等，是當(dāng)時(shí)國(guó)家機(jī)械部直屬一類的機(jī)床綜合研究所。

1959 年，陳克棟先生從上海機(jī)床廠調(diào)入當(dāng)時(shí)第一機(jī)械工業(yè)部廣州機(jī)床研究所，1961 年起創(chuàng)建和領(lǐng)導(dǎo)精密機(jī)床的靜壓軸承研究室，提出了滑閥節(jié)流及薄膜節(jié)流式靜壓支承技術(shù)，主持國(guó)家攻關(guān)項(xiàng)目——大型靜壓軸承測(cè)試基地，是中國(guó)最早的大型靜壓軸承壽命實(shí)驗(yàn)室（圖1）；1963年，陳克棟等組織廣研院、上海機(jī)床廠、無錫機(jī)床廠、機(jī)械科學(xué)研究院等單位在無錫市舉行第一次機(jī)床靜壓軸承技術(shù)會(huì)議。從1970 年起，陳克棟、鐘洪團(tuán)隊(duì)等對(duì)靜壓軸承的過渡過程、動(dòng)剛度、油膜厚度、油膜壓力等進(jìn)行了系統(tǒng)的研究，應(yīng)用電子計(jì)算機(jī)輔助進(jìn)行了精密機(jī)床、精密機(jī)械等靜壓軸承及動(dòng)靜壓軸承的設(shè)計(jì)計(jì)算，成果在精密機(jī)床（如高精度車床、精密磨床、重型機(jī)床等）、地震試驗(yàn)臺(tái)、水輪發(fā)電機(jī)、軋鋼機(jī)、航天設(shè)備動(dòng)特性試驗(yàn)臺(tái)等得到應(yīng)用，1972 年出版《流體靜壓軸承設(shè)計(jì)計(jì)算》，1978 年在機(jī)械工業(yè)出版社出版的《液體靜壓技術(shù)原理及應(yīng)用》，列入“機(jī)械工業(yè)技術(shù)革新技術(shù)改造選編”，2007 年出版了行業(yè)工具書籍《液體靜壓動(dòng)靜壓軸承設(shè)計(jì)使用手冊(cè)》。2009年在我國(guó)摩擦學(xué)分會(huì)成立30周年時(shí)，陳克棟先生入選“摩擦學(xué)杰出貢獻(xiàn)獎(jiǎng)”（廣東省唯一當(dāng)選）。

圖1 廣研院研制的機(jī)床靜壓軸承壽命試驗(yàn)臺(tái)

1977 年9 月，中國(guó)機(jī)械工程學(xué)會(huì)秘書長(zhǎng)、原機(jī)械工業(yè)部總工程師陶亨咸院士、許紹高副秘書長(zhǎng)等安排，中國(guó)摩擦學(xué)界歷史上第一次到聯(lián)邦德國(guó)考察交流，8人代表團(tuán)的團(tuán)長(zhǎng)是廣東省第一機(jī)械廳廳長(zhǎng)孫毅（曾任武漢重型機(jī)床廠總工程師兼第一副廠長(zhǎng)等），副團(tuán)長(zhǎng)是廣研院汪德濤，6 名隊(duì)員分別是西安交大謝友柏，廣研院林亨耀，北京機(jī)床所張世瑩、張永祥，武漢材保所趙源，長(zhǎng)春汽車所張錚。1979 年3 月18 日—25 日，第二次全國(guó)摩擦磨損潤(rùn)滑學(xué)會(huì)議在廣州舉行，期間，中國(guó)機(jī)械工程學(xué)會(huì)摩擦學(xué)分會(huì)第一屆理事會(huì)選舉成立，孫毅為第一屆理事長(zhǎng)，陳克棟為第一屆理事會(huì)副秘書長(zhǎng)。1979年5月8 日—21 日，應(yīng)中國(guó)機(jī)械工程學(xué)會(huì)的邀請(qǐng)，英國(guó)機(jī)械工程學(xué)會(huì)副主席、國(guó)際摩擦學(xué)理事會(huì)主席H.Jost 博士率領(lǐng)了英國(guó)摩擦學(xué)6人代表團(tuán)到中國(guó)交流，第一站在廣州市考察了廣研院靜壓軸承實(shí)驗(yàn)室，中國(guó)機(jī)械工程學(xué)會(huì)陶亨咸院士、副秘書長(zhǎng)許紹高等專程在廣州陪同考察；此后，H.Jost 博士等6 人還到機(jī)械部武漢材保所、石油部北京石科院等開展30 多場(chǎng)交流會(huì)[4-6]。1980 年9 月，廣東省機(jī)械工程學(xué)會(huì)摩擦學(xué)分會(huì)在肇慶成立，陳克棟被聘任為第一屆理事長(zhǎng)，孫毅為名譽(yù)理事長(zhǎng)，汪德濤、戴雄杰、廣廷洪為第一屆副理事長(zhǎng)。這是我國(guó)省市級(jí)的第一個(gè)摩擦學(xué)學(xué)術(shù)團(tuán)體。

1.2 潤(rùn)滑防護(hù)的研究

20世紀(jì)60年代，我國(guó)最早的潤(rùn)滑可靠性與高濕熱環(huán)境試驗(yàn)基地在廣研院建立。1963年起，“全國(guó)精密機(jī)床會(huì)戰(zhàn)”規(guī)劃中的精密重型機(jī)床的潤(rùn)滑與密封研究由廣研院主持完成；在1964年開發(fā)了我國(guó)最早“導(dǎo)軌粘/滑特性試驗(yàn)臺(tái)和光柵式爬行測(cè)試儀”，研制了我國(guó)第一批“吉山牌”四球磨損試驗(yàn)機(jī)等（圖2），成果整體轉(zhuǎn)讓到廈門試驗(yàn)機(jī)廠；1971年，廣研院編著我國(guó)首部《精密機(jī)床的潤(rùn)滑》。1976年創(chuàng)立《潤(rùn)滑與密封》科技期刊[1-3]。汪德濤與林亨耀等編著、出版了多部工具書籍，促進(jìn)機(jī)械潤(rùn)滑技術(shù)等推廣和應(yīng)用[7-9]。為解決精密機(jī)床、精密機(jī)械、電子設(shè)備等“漏油、漏水、漏氣”等工程難題，機(jī)械部先后在廣東成立“機(jī)械工業(yè)橡膠密封產(chǎn)品質(zhì)量監(jiān)督檢測(cè)中心”（1986年）、“機(jī)械工業(yè)機(jī)床液壓元件產(chǎn)品質(zhì)量監(jiān)督檢測(cè)中心”（1989年）、“機(jī)械工業(yè)油品檢驗(yàn)評(píng)定中心”（1997年），負(fù)責(zé)行業(yè)內(nèi)百余個(gè)廠家的液壓及密封件質(zhì)量抽查、工藝檢查、技術(shù)指導(dǎo)等工作。1992 年成立“機(jī)械工業(yè)橡膠塑料密封標(biāo)準(zhǔn)化技術(shù)委員會(huì)”。

圖2 廣研院研制國(guó)內(nèi)第一批四球磨損試驗(yàn)機(jī)

伴隨精密模具與精密加工產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)移到廣東，深圳大學(xué)李積彬團(tuán)隊(duì)與伍曉宇團(tuán)隊(duì)等[10-13]在擠壓成形工藝潤(rùn)滑、模具微細(xì)加工等方面的研究成果在廣東數(shù)十家企業(yè)中獲得應(yīng)用；湯皎寧團(tuán)隊(duì)等[14-15]依托于深圳市特種功能材料重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，提出耐磨防腐的功能鍍層技術(shù)等。汕頭大學(xué)程西云團(tuán)隊(duì)等[16-17]，開展了功能梯度涂層的防腐及摩擦學(xué)研究。廣東省新材料研究所林松盛等[18-20]，開發(fā)了模具制造等的真空鍍膜與真空噴涂技術(shù)。哈爾濱工業(yè)大學(xué)（深圳）杜建軍團(tuán)隊(duì)等[21-23]的氣體潤(rùn)滑軸承技術(shù)在航天、石化、機(jī)床等企業(yè)中獲得應(yīng)用。

1.3 綠色潤(rùn)滑技術(shù)與超低摩擦的研究

國(guó)家“六五”、“七五”期間，為趕超發(fā)達(dá)國(guó)家高性能切削、磨削液等技術(shù)，廣研院開展了適于中國(guó)國(guó)情的工藝潤(rùn)滑研究，開發(fā)出多品種的切削液、磨削液、攻絲液、鉆削液、插齒液、精磨液等；支撐了我國(guó)精密機(jī)械、精密機(jī)床等產(chǎn)業(yè)發(fā)展，在我國(guó)第一次提出“切削液使用規(guī)范”，主導(dǎo)制定的國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)包括：GB/T 6144-1985 《合成切削液》，GB/T 32812-2016《金屬加工業(yè)有毒有害物質(zhì)的限量要求》等；機(jī)械行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)有JB/T 7453-1994 《微乳化切削液》，JB/T 4323.2-1999《水基金屬清洗劑及其試驗(yàn)方法》等。戴恩期等[24-26]開展了環(huán)境友好潤(rùn)滑技術(shù)等研究，研發(fā)了系列清潔切削潤(rùn)滑產(chǎn)品。近幾年，深圳清華大學(xué)研究院潘國(guó)順團(tuán)隊(duì)等[27-28]提出綠色精密加工新技術(shù)、新方法，組建“廣東省光機(jī)電一體化重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室”，開展納米摩擦學(xué)、納米潤(rùn)滑及拋光材料等研究；2019 年，清華大學(xué)張晨輝教授以超滑新體系的發(fā)現(xiàn)和液體超滑機(jī)理探索等創(chuàng)新性成果，獲得了騰訊基金會(huì)等授予的首屆“科學(xué)探索獎(jiǎng)”，5年獎(jiǎng)金300萬元。清華大學(xué)鄭泉水團(tuán)隊(duì)2008年在世界上首次實(shí)驗(yàn)實(shí)現(xiàn)了微米尺度結(jié)構(gòu)超滑，2013 年負(fù)責(zé)的《納米界面超潤(rùn)滑檢測(cè)技術(shù)與機(jī)理研究》獲國(guó)家973項(xiàng)目資助，《介觀尺度結(jié)構(gòu)超滑力學(xué)模型與方法》獲得2018年國(guó)家自然科學(xué)基金重大項(xiàng)目資助；在2018 年9 月，深圳清華大學(xué)研究院超滑技術(shù)研究所創(chuàng)建，由清華大學(xué)與深圳市共同投資組建，清華大學(xué)鄭泉水院士與馬明團(tuán)隊(duì)等負(fù)責(zé)籌建，這是全球第2個(gè)聚焦超滑技術(shù)的研究所，同年4月美國(guó)阿貢國(guó)家實(shí)驗(yàn)室成立了全球第1個(gè)“超滑研究中心”。2019年10月，鄭泉水團(tuán)隊(duì)等組織的第二屆超滑國(guó)際研討會(huì)在深圳市坪山區(qū)舉行，是超滑領(lǐng)域的國(guó)際研討會(huì)首次在廣東省舉行，探索超滑技術(shù)在新一代信息電子、高端數(shù)控機(jī)床、航天探測(cè)、信息存儲(chǔ)等領(lǐng)域更多的應(yīng)用[29-31]。

2 重大關(guān)鍵基礎(chǔ)零部件

2.1 高端裝備大型密封系統(tǒng)研究

高端裝備視為工業(yè)的“心臟”，重大核心密封件被譽(yù)為“心臟瓣膜”，屬于世界前沿的高精尖技術(shù)，在國(guó)民經(jīng)濟(jì)建設(shè)、國(guó)家安全和尖端科學(xué)技術(shù)發(fā)展中占據(jù)著非常重要的戰(zhàn)略地位。密封作為高端精密設(shè)備“心臟瓣膜”，如果“瓣膜”漏了、壞了，出現(xiàn)大型設(shè)備惡性事故，可能導(dǎo)致整機(jī)設(shè)備癱瘓。

1975 年機(jī)械工業(yè)部批準(zhǔn)廣州機(jī)床研究所密封潤(rùn)滑研究室開展基礎(chǔ)部件摩擦學(xué)等研究，1976 年起研制O 型圈轉(zhuǎn)鼓式冷凍修邊技術(shù)及裝備，1981 年實(shí)現(xiàn)丁腈橡膠密封圈注壓工藝技術(shù)。1984年，廣研院黃興、董武團(tuán)隊(duì)等[32-33]提出了流體動(dòng)力油封的有限元分析與壽命預(yù)測(cè)方法，開發(fā)了多種回流油封新產(chǎn)品、新工藝，在數(shù)百家大型柴油機(jī)發(fā)電廠及電力裝備等應(yīng)用。2006 年起，機(jī)械工業(yè)橡塑密封重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室、國(guó)家橡塑密封工程技術(shù)研究中心等重點(diǎn)平臺(tái)先后在廣州落戶，廣研院負(fù)責(zé)了“十一五”、“十二五”、“十三五”期間國(guó)家科技支撐計(jì)劃、國(guó)家04專項(xiàng)、國(guó)家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃等項(xiàng)目，與清華大學(xué)等“產(chǎn)學(xué)研”長(zhǎng)期合作，實(shí)現(xiàn)了大型及特大型密封的數(shù)字化仿真設(shè)計(jì)、減摩降損材料、動(dòng)態(tài)密封壽命評(píng)定、整體成型裝備等共性技術(shù)突破，全面攻克了材料延壽、正向設(shè)計(jì)、壽命預(yù)測(cè)、成型加工等工程科技難題[34-39]，制修訂的國(guó)家/行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)近30項(xiàng)，配套我國(guó)大型數(shù)控沖壓機(jī)床、高端油膜軸承、巨型水電機(jī)組、大型風(fēng)電機(jī)組、全斷面盾構(gòu)機(jī)等高端密封件，成功打破了國(guó)外技術(shù)壟斷。如圖3所示，廣研院在國(guó)際上首次實(shí)現(xiàn)了直徑13.3 m多唇異形密封件、直徑3.8 m模壓橡膠密封件整體式一次成形制造，成果在8萬噸/4萬噸模鍛壓機(jī)、三峽水電站、葛洲壩電站、向家壩電站、10 MW 風(fēng)電設(shè)備、大型冶金裝備及國(guó)防裝備等“大國(guó)重器”中安全可靠運(yùn)行。

圖3 廣研院為三峽水電站提供的直徑13.3 m整體式密封圈以及風(fēng)電設(shè)備的直徑3.8 m模壓密封圈

2.2 基礎(chǔ)件摩擦學(xué)理論研究

譚桂斌[40-42]研發(fā)了密封安全完整性的設(shè)計(jì)控制技術(shù)，開發(fā)了潤(rùn)滑密封耦合摩擦學(xué)系統(tǒng)的診斷評(píng)價(jià)、檢測(cè)監(jiān)測(cè)等關(guān)鍵技術(shù)，提出了嚴(yán)苛環(huán)境和受限工況下自潤(rùn)滑仿生密封模擬試驗(yàn)及其安全服役檢驗(yàn)檢測(cè)技術(shù)體系。黃樂[43-44]針對(duì)大型民機(jī)的作動(dòng)器、特種車輛油缸等復(fù)雜工況，基于多尺度多場(chǎng)耦合的密封性能混合潤(rùn)滑仿真模型，開發(fā)了橡塑動(dòng)密封數(shù)字化設(shè)計(jì)軟件平臺(tái)。李國(guó)一[45-46]提出了高溫、高速、高壓密封工況用長(zhǎng)壽命、高可靠橡塑材料的設(shè)計(jì)制備技術(shù)。

自20世紀(jì)80年代起，華南理工大學(xué)戴雄杰、王濤、朱文堅(jiān)教授等[47-50]研究車輛制動(dòng)材料與技術(shù)，1984年首部著作《摩擦學(xué)基礎(chǔ)》出版，1992 年《摩擦制動(dòng)器原理、結(jié)構(gòu)與設(shè)計(jì)》出版；此外，陳揚(yáng)枝團(tuán)隊(duì)等[51-52]開展齒輪摩擦磨損的研究，首部著作《線齒輪》出版；屈盛官團(tuán)隊(duì)、李小強(qiáng)團(tuán)隊(duì)[53-54]開展了粉末冶金特種合金的磨損劣化規(guī)律及關(guān)鍵零部件成形特性等研究。黃平團(tuán)隊(duì)[55-56]在機(jī)械設(shè)計(jì)理論與摩擦學(xué)等方向培養(yǎng)博士、碩士近60名，出版了教材與著作十余部，創(chuàng)建了國(guó)家級(jí)機(jī)械設(shè)計(jì)教學(xué)平臺(tái)、國(guó)家級(jí)實(shí)驗(yàn)教學(xué)示范中心、國(guó)家級(jí)虛擬仿真實(shí)驗(yàn)教學(xué)中心等，獲得國(guó)家級(jí)教學(xué)成果獎(jiǎng)、國(guó)家級(jí)精品課程、國(guó)家級(jí)教學(xué)團(tuán)隊(duì)、國(guó)家級(jí)教學(xué)名師、國(guó)家級(jí)規(guī)劃教材等榮譽(yù)稱號(hào)，為國(guó)家和行業(yè)培養(yǎng)了優(yōu)秀的人才隊(duì)伍。

3 高端電子制造

在2018 與2019 年，中國(guó)進(jìn)口芯片分別約合3 120 億美元及3 040億美元，占全球集成電路市場(chǎng)約60%。廣東省是我國(guó)電子制造業(yè)最發(fā)達(dá)地區(qū)，是精密電子制造大省，作為戰(zhàn)略性產(chǎn)業(yè)，迫切需要通過多學(xué)科、跨領(lǐng)域、跨地域技術(shù)合作等，解決“卡脖子”痛點(diǎn)難題。

3.1 納米級(jí)表面拋光研究

在20世紀(jì)90年代，全球電子制造產(chǎn)業(yè)逐步轉(zhuǎn)移、集聚到我國(guó)珠三角等地區(qū)。例如，全球最大的計(jì)算機(jī)磁盤、磁頭制造商SAE 集團(tuán)，在東莞市投資多條生產(chǎn)線。清華大學(xué)雒建斌、溫詩(shī)鑄團(tuán)隊(duì)[57-61]從1999 年前后，將納米摩擦學(xué)引入到計(jì)算機(jī)磁盤潤(rùn)滑和表面超精密加工領(lǐng)域，開展納米金剛石顆粒在潤(rùn)滑過程的微拋光基礎(chǔ)研究。此后，摩擦學(xué)國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室在深圳設(shè)立了微納工程研究室，“北京本部”進(jìn)行前瞻性、理論性和嘗試性的基礎(chǔ)研究，而“深圳分部”進(jìn)行快速反應(yīng)的應(yīng)用實(shí)踐研究，真正將實(shí)驗(yàn)室研究和企業(yè)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)驗(yàn)緊密結(jié)合[62-64]；2003 年起，雒建斌團(tuán)隊(duì)負(fù)責(zé)了兩項(xiàng)“國(guó)家973 項(xiàng)目”——《高性能電子產(chǎn)品設(shè)計(jì)制造精微化、數(shù)字化新原理和新方法（資助號(hào)：2003CB716200）》，《超大規(guī)模集成電路制造裝備基礎(chǔ)問題研究（資助號(hào)：2009CB724200）》，負(fù)責(zé)了國(guó)家基金委“創(chuàng)新群體項(xiàng)目”《微納制造中的表面/界面行為與控制技術(shù)》，已連續(xù)3次滾動(dòng)支持；深圳清華大學(xué)研究院負(fù)責(zé)了“973 項(xiàng)目”——《高性能LED 制造與裝備中的關(guān)鍵基礎(chǔ)問題（資助號(hào)：2011CB013100G）》，潘國(guó)順、溫詩(shī)鑄等[65]完成了子課題。從2000 年左右起，雒建斌、路新春、潘國(guó)順、溫詩(shī)鑄等[66-68]與珠三角地區(qū)等的電子制造企業(yè)緊密合作，成功將摩擦學(xué)引入到計(jì)算機(jī)磁盤磁頭及磁盤基片的表面拋光等的精密加工過程，在表面亞納米級(jí)拋光等技術(shù)打破了國(guó)外壟斷；近10年來，拓展到磁盤化學(xué)機(jī)械拋光、晶圓化學(xué)機(jī)械平坦化研究、LED 基片拋光研究、芯片制造CMP 裝備等眾多領(lǐng)域，為芯片制造行業(yè)解決“卡脖子”問題等提供了關(guān)鍵裝備技術(shù)支撐。另外，雒建斌、路新春團(tuán)隊(duì)等主持的成果《計(jì)算機(jī)硬盤磁頭、磁盤表面拋光與改性研究》獲2005年教育部科技進(jìn)步一等獎(jiǎng)，《超精表面拋光、改性和測(cè)試技術(shù)及其應(yīng)用研究》獲2008年國(guó)家科技進(jìn)步二等獎(jiǎng)；《芯片制造拋光裝備與成套工藝》獲2019 年中國(guó)機(jī)械工業(yè)科學(xué)技術(shù)獎(jiǎng)（技術(shù)發(fā)明）特等獎(jiǎng)；《摩擦過程的微粒行為和作用機(jī)制》獲2018年國(guó)家自然科學(xué)二等獎(jiǎng)等重要獎(jiǎng)勵(lì)。2020年8月，雒建斌院士以《摩擦中微粒作用機(jī)制及超滑機(jī)理》獲2020年度陳嘉庚科學(xué)獎(jiǎng)（技術(shù)科學(xué)獎(jiǎng)）。

3.2 高端印刷電路板的精細(xì)鉆削研究

高端印制電路板被譽(yù)為電子工業(yè)基石，我國(guó)印制電路板產(chǎn)值約占全球53%。針對(duì)高端電路板鉆削刀具易磨損、易彎曲、易斷裂和微孔群質(zhì)量差等行業(yè)痛點(diǎn)難題，廣東工業(yè)大學(xué)王成勇團(tuán)隊(duì)[69-71]實(shí)現(xiàn)了低溫冷卻微量潤(rùn)滑與鉆削溫度測(cè)試工藝技術(shù)，揭示微細(xì)孔加工刀具磨損/斷裂失效機(jī)理，提出了微細(xì)刀具氮化物納米潤(rùn)滑涂層制備技術(shù)，與重點(diǎn)企業(yè)合作突破了微細(xì)刀具材料、大長(zhǎng)徑比刀具設(shè)計(jì)制造以及微孔群加工工藝等技術(shù)。組建了廣東省印制電子電路制造工程技術(shù)研究中心、廣東省印制電子電路產(chǎn)業(yè)技術(shù)創(chuàng)新聯(lián)盟等平臺(tái)。王成勇團(tuán)隊(duì)等主持的成果《高端印制電路板高效高可靠性微細(xì)加工技術(shù)與應(yīng)用》獲2019年國(guó)家科技進(jìn)步二等獎(jiǎng)；《難加工硬脆性碳素零部件的高速精密加工關(guān)鍵技術(shù)及應(yīng)用》獲2014年廣東省科技進(jìn)步一等獎(jiǎng)，《硬脆材料切削、磨削與拋光加工方面的研究》獲2009年廣東省自然科學(xué)二等獎(jiǎng)等重要榮譽(yù)。

3.3 微納表界面與摩擦學(xué)的研究

2013 年起，刁東風(fēng)、范雪團(tuán)隊(duì)等[72-73]組建了深圳大學(xué)納米表面科學(xué)與工程研究所，圍繞納米表面設(shè)計(jì)——制造——檢測(cè)——傳感——應(yīng)用開展多學(xué)科交叉融合，開展電子/離子輻照下納米結(jié)構(gòu)化表面設(shè)計(jì)制造與傳感及其超低摩擦電子學(xué)等研究，應(yīng)用到新一代信息技術(shù)與智能制造裝備等；2020 年，刁東風(fēng)教授當(dāng)選日本工程院外籍院士。近10年，華南理工大學(xué)蘇峰華團(tuán)隊(duì)等[74-75]，開展機(jī)械表面功能薄膜材料及納米摩擦學(xué)研究，為新能源汽車、航空、航天等關(guān)鍵構(gòu)件耐磨防護(hù)等；廣州大學(xué)賴添茂等[76]研究了微納米尺度粘著摩擦的新規(guī)律，進(jìn)行微機(jī)械系統(tǒng)、微傳感器等摩擦學(xué)設(shè)計(jì)。廣東工業(yè)大學(xué)王啟民團(tuán)隊(duì)等[77]進(jìn)行納米復(fù)合薄膜材料研究，開展高溫硬質(zhì)耐磨涂層、超硬材料刀具等研究應(yīng)用。廣州大學(xué)劉曉初團(tuán)隊(duì)等[78]進(jìn)行軸承表面強(qiáng)化研磨理論與技術(shù)研究。此外，在納米潤(rùn)滑技術(shù)、仿生潤(rùn)滑技術(shù)、薄膜潤(rùn)滑技術(shù)、綠色潤(rùn)滑及機(jī)器人潤(rùn)滑技術(shù)等的研究方向，廣研院組織編寫了工具書籍《潤(rùn)滑技術(shù)手冊(cè)》[79]。

4 智能技術(shù)

摩擦及其引發(fā)的磨損是最普遍又最具挑戰(zhàn)性的物理現(xiàn)象之一，且與能源和精密制造等緊密相關(guān)。面向在役機(jī)械裝備摩擦、潤(rùn)滑、磨損、振動(dòng)等海量的、瞬態(tài)的異構(gòu)數(shù)據(jù)，它們是未來企業(yè)生產(chǎn)數(shù)字化、網(wǎng)絡(luò)化、智能化變革的數(shù)字資產(chǎn)，合理運(yùn)用工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)、人工智能等先進(jìn)技術(shù)，可提升企業(yè)及產(chǎn)業(yè)綜合競(jìng)爭(zhēng)力。智能摩擦學(xué)科學(xué)與技術(shù)，是在經(jīng)典摩擦學(xué)與先進(jìn)數(shù)字技術(shù)等深度融合發(fā)展，是人工智能的落地場(chǎng)景之一。

4.1 摩擦潤(rùn)滑安全監(jiān)測(cè)及預(yù)警的研究

1980 年起廣研院在國(guó)內(nèi)率先采用光譜、鐵譜與理化分析相結(jié)合的手段，對(duì)大型柴油機(jī)發(fā)電廠進(jìn)行全面的摩擦學(xué)監(jiān)測(cè)診斷，為電力、鋼鐵、機(jī)床、礦山企業(yè)等提供了潤(rùn)滑磨損安全預(yù)警與失效預(yù)報(bào)等服務(wù)[80-83]。廣研院在1989 年?duì)款^與籌建“廣東省柴油機(jī)發(fā)電專業(yè)委員會(huì)”，1999 年成立“機(jī)械工業(yè)橡塑密封工程研究中心”，2006年成立“廣東省機(jī)械裝備公共實(shí)驗(yàn)室”，2011 年組建“廣東省工業(yè)摩擦學(xué)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室”，2012年創(chuàng)建“中國(guó)企業(yè)潤(rùn)滑管理高峰論壇”，2013年獲批“廣東省工業(yè)潤(rùn)滑材料與設(shè)備狀態(tài)監(jiān)測(cè)工程技術(shù)研究中心”，2017年獲批“工業(yè)摩擦潤(rùn)滑技術(shù)國(guó)家地方聯(lián)合工程研究中心”等，通過共性技術(shù)平臺(tái)及人才隊(duì)伍等建設(shè)運(yùn)行，服務(wù)于國(guó)內(nèi)外的大型企業(yè)、科研機(jī)構(gòu)、高等院校等，支撐了制造業(yè)的高質(zhì)量發(fā)展。賀石中等[84-85]開展了潤(rùn)滑磨損的診斷判據(jù)研究，實(shí)現(xiàn)潤(rùn)滑可靠性技術(shù)應(yīng)用。近10 年來，賀石中團(tuán)隊(duì)等[86-91]開展遠(yuǎn)程在線油液監(jiān)測(cè)與離線油液監(jiān)測(cè)信息融合的潤(rùn)滑安全智能預(yù)警體系研究，自主研發(fā)的智能潤(rùn)滑監(jiān)測(cè)系統(tǒng)在企業(yè)設(shè)備安全運(yùn)維的推廣應(yīng)用。2019年12月，賀石中等研發(fā)的“重大裝備潤(rùn)滑安全遠(yuǎn)程監(jiān)控與智能運(yùn)維系統(tǒng)”入選了2020年廣東省智能制造試點(diǎn)示范項(xiàng)目，獲得了“2019 年首屆中國(guó)工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)大賽”二等獎(jiǎng)等，融合運(yùn)用了工業(yè)人工智能、大數(shù)據(jù)、工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)等先進(jìn)數(shù)字技術(shù)，促進(jìn)了工業(yè)企業(yè)數(shù)字化智能化轉(zhuǎn)型升級(jí)。

4.2 精密構(gòu)件制造的磨損狀態(tài)監(jiān)控研究

目前，廣東是全球智能手機(jī)、消費(fèi)電子等精密構(gòu)件及超精密復(fù)雜組件的生產(chǎn)制造基地，需要不斷滿足工業(yè)應(yīng)用的高效切削刀具等。富士康1988年在廣東深圳投資了第一個(gè)生產(chǎn)基地，逐步建立了30余個(gè)科技工業(yè)園區(qū)。近幾年，富士康工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)股份有限公司等投入了數(shù)十億元研發(fā)資金，在切削刀具設(shè)計(jì)方面實(shí)現(xiàn)了經(jīng)驗(yàn)數(shù)字化、出圖自動(dòng)化、個(gè)性定制化等，利用多元異構(gòu)數(shù)據(jù)采集實(shí)現(xiàn)了精密刀具自動(dòng)化智能設(shè)計(jì)、智能生產(chǎn)，依托于富士康工業(yè)云（Fii Cloud）等平臺(tái)，幫助用戶企業(yè)監(jiān)測(cè)刀具磨損狀況和健康狀況等，在企業(yè)應(yīng)用中的精密刀具成本降低16%；此外，該團(tuán)隊(duì)“一站式”精密刀具磨削APP，獲得了“2019 年中國(guó)工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)大賽”一等獎(jiǎng)，入選了國(guó)家工信部“2019 年工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)APP 優(yōu)秀解決方案”等，牽頭和籌建“廣東省智能化精密工具創(chuàng)新中心”等，積極推動(dòng)行業(yè)的數(shù)字化、智能化轉(zhuǎn)型升級(jí)。

5 結(jié)論與建議

摩擦學(xué)在解決國(guó)家重大工程和裝備關(guān)鍵問題中發(fā)揮了重要作用。從我國(guó)摩擦學(xué)研究角度看，北方以基礎(chǔ)學(xué)科為主，南方科技應(yīng)用及成果實(shí)施轉(zhuǎn)化較強(qiáng)。從產(chǎn)業(yè)集聚角度看，需要相關(guān)政府部門、高等院校、行業(yè)服務(wù)機(jī)構(gòu)、大型工業(yè)企業(yè)、金融投資機(jī)構(gòu)等緊密聯(lián)系，匯聚國(guó)內(nèi)外的創(chuàng)新要素，開展粵港澳大灣區(qū)科技與創(chuàng)新合作，重點(diǎn)推動(dòng)摩擦學(xué)科技成果等的工程應(yīng)用。具體而言，相關(guān)建議包括：

（1）利用廣東省在新一代信息技術(shù)、高端裝備制造及精密制造、綠色石化、數(shù)字經(jīng)濟(jì)、汽車制造等先進(jìn)制造業(yè)產(chǎn)業(yè)集群的優(yōu)勢(shì)，積極采用新一代人工智能、大數(shù)據(jù)、云計(jì)算、5G、區(qū)塊鏈等先進(jìn)數(shù)字技術(shù)，促進(jìn)裝備制造業(yè)的摩擦學(xué)技術(shù)融合及應(yīng)用等。例如，建設(shè)工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)中心等數(shù)字化共享平臺(tái)，為大型企業(yè)的摩擦學(xué)知識(shí)普及、工程應(yīng)用與人才培養(yǎng)等，提供科學(xué)、可靠、高效的技術(shù)服務(wù)。

（2）在高端醫(yī)療器械、手術(shù)機(jī)器人、生物醫(yī)用材料制品及植入器械等，仍然有大量的表界面及摩擦學(xué)科學(xué)和技術(shù)難題；廣東省在健康服務(wù)業(yè)規(guī)模接近1萬億元，例如，在康復(fù)輔助器具、新型智能康復(fù)系統(tǒng)與設(shè)備及關(guān)鍵制藥裝備、健康穿戴裝備等產(chǎn)業(yè)，有關(guān)的機(jī)械表界面與摩擦學(xué)技術(shù)問題也亟待攻克。

（3）摩擦學(xué)技術(shù)有助于節(jié)能降耗減排、保護(hù)生態(tài)環(huán)境等，這適合于我國(guó)生態(tài)文明建設(shè)的戰(zhàn)略需求。圍繞海洋摩擦學(xué)與海洋能源、綠色摩擦學(xué)與綠色潤(rùn)滑產(chǎn)業(yè)等，建議在國(guó)際科技合作方面，進(jìn)一步加強(qiáng)國(guó)內(nèi)外的創(chuàng)新資源與人才集聚，促進(jìn)綠色制造行業(yè)高質(zhì)量發(fā)展，也幫助建設(shè)綠色“一帶一路”與能源合作。

致謝：對(duì)中國(guó)機(jī)械工程學(xué)會(huì)摩擦學(xué)分會(huì)、廣東省機(jī)械工程學(xué)會(huì)摩擦學(xué)分會(huì)等的歷屆理事會(huì)、領(lǐng)導(dǎo)與同仁們，對(duì)國(guó)內(nèi)外摩擦學(xué)家的長(zhǎng)期合作、關(guān)心、幫助等致以崇高的謝意。