润滑简报（2020年下半年刊）.pdf

http://www.lsl.licp.cas.cn 2020 年度 固体润滑国家重点实验室 STATE KEY LABORATORY OF SOLID LUBRICATION 润滑简报 （7-12月刊） 一、固体 润滑 国 家 重 点 实 验 室 第 七 届 学 术 委 员 会 第三次会议在兰州召开 2020年11月8日，中国 的一直以来的支持和帮助表 产业化等方面取得的成绩及 《摩擦学学报》建设成为摩 固体润滑国家重点实验室第 物所润滑学科现状。他说， 关于国家重点实验室体系重 术期刊。 科学院兰州化学物理研究所 七届学术委员会第三次全体 会议在兰州召开。实验室学 术委员会主任刘维民院士、 学术委员会副主任葛世荣教 授、李健研究员，任露泉院 士、田永君院士、王玉忠院 士、郭万林院士、周仲荣教 授、丁建宁教授、王天民教 授、胡元中教授、张永振教 授、戴振东教授、郝京诚教 授、邵天敏教授、张治军教 授、王黎钦教授、王海斗教 授、韩志武教授、陈云飞教 授、王齐华研究员、张俊彦 研究员、周峰研究员、陈建 敏研究员、阎逢元研究员、 翁立军研究员共26位委员， 示感谢，简要介绍了兰州化 习近平总书记一直把创新摆 组的思考和计划，提出了 置，高度重视科技创新。科 发展目标。于强亮副研究 在国家发展全局的核心位 技对国家发展的战略支撑力 量，对国家经济社会发展的 促进力量不容置疑。实验室 要贯彻落实习近平总书记在 科学家座谈会上的重要讲话 精神，肩负起历史赋予的科 技创新重任，在学委会的指 导支持和帮助下、在全体成 温 润 滑 材 料”“工程导向 固体超滑研究：从基础到 应用”的学术报告。 与会委员听取报告后 的成绩进行了表扬和肯定， 见建议。一是希望实验室继 兰州化物所副所长、固 养，以一流的科研平台、一 工作报告，汇报了2020年 周峰作了实验室2020年度 实验室发展运行概况，对外 刘维民院士首先致辞， 交流、科研成果、人才引进 刘维民院士讲话 续高度重视人才引进与培 流的研究工作、积极向上的 文化吸引人才、稳定人才。 二是在坚持润滑研究特色的 同时强本拓新，拓展学科领 域和研究布局。三是加强《摩 培养和队伍建设、平台建设、 擦学学报》的建设，力争把 于强亮副研究员作学术报告 电话：(0931) 4968163 研究” “基于 摩 擦 化 学 的 高 用，为建设世界科技强国贡 士、葛世荣教授和李健研究 他向各位委员对实验室工作 面相互作用与防腐润滑关系 同时为实验室发展提出了意 体润滑国家重点实验室主任 员共同主持。 研究员分别作了题为“界 滑领域战略科技力量的作 献力量。 开放课题进行了评议。 员、朱圣宇研究员、吉利 进行了讨论，对实验室取得 润滑事业做好，发挥国家润 擦润滑领域国际国内一流学 实验室“十四五”及2035 员的共同努力下，把中国的 实验室骨干共计80余人参 加了会议。会议由刘维民院 存在的问题，介绍了实验室 会后，委员们对实验室 朱圣宇研究员作学术报告 E-mail: sk-lsl@licp.cas.cn 实验室主任周峰研究员作实验室2020 年工作报告 吉利研究员作学术报告 地址：甘肃省兰州市城关区天水中路 18 号 中国科学院兰州化学物理研究所 2020 年度 STATE KEY LABORATORY OF SOLID LUBRICATION 电话：(0931) 4968163 E-mail: sk-lsl@licp.cas.cn 地址：甘肃省兰州市城关区天水中路 18 号 中国科学院兰州化学物理研究所 2020 年度 STATE KEY LABORATORY OF SOLID LUBRICATION 二、亮点工作 1. 实验室与美国加州大学洛杉矶分校合作制备出强收缩高能量密度水凝胶材料 环境响应型水凝胶，也称为“刺激响应”或者“智能”水凝胶，因 为其高的含水量、弹性、渗透性、外界刺激响应性和大的变形等优点， 被广泛应用于生物医学、软体机器人等领域。目前，大多数智能水凝胶 的响应变形均凭借凝胶体内和体外渗透压的变化。然而，在这种渗透驱 动机制下，凝胶材料的驱动力和响应速度间相互矛盾，如图2.1所示。 要打破这个矛盾，需要从分子尺度设计并且提出一种异于传统“渗透 型” 水凝胶的非常规驱动机制。 图2.3 基于羧酸和铁的配位和解配位的能量储存和释放方案 图 2.1 传统渗透型水凝胶的力和速度之间的矛盾 实验室周峰研究员团队和美国加州大学洛杉矶分校贺曦敏教授团队 合作，通过仿生青蛙跳跃过程中肌肉的加速机制，提出了一种非常规驱 动模式（弹性驱动），打破了传统渗透型水凝胶驱动机制力和速度之间 的矛盾，成功制备了一种强收缩高能量密度的水凝胶材料，如图2.2 所 示。与渗透驱动型水凝胶相比，弹性驱动型水凝胶具有侧链触发主链， 主链自主收缩、弹性回弹，形变与网络中水分子的传输无关等优点，其 收缩强度和能量密度分别高于渗透型水凝胶10倍和1000倍。 该研究成功解决了传统渗透型水凝胶长期存在的“速度和驱动力” 之间的矛盾，打破了传统渗透型水凝胶材料的能量密度极限，甚至与生 物肌肉（15KJ/m3Vs.8KJ/m3）相当；新驱动机制将化学能直接转换为机 械能，减少了中间步骤热量产生和耗散，因而具有高的能量转化效率 （49％）；保持高响应速度的同时能够产生大的收缩力；可以重复多次 编辑，编辑方式多样，实现了可控的多稳态变形（各向异性或各向同性 的变形）。 图 2.4 强收缩力和高能量密度 该工作为设计和制备强收缩、高能量密度、多形变模式的水凝胶材 料提供了新策略。研究工作以“Bioinspired high-power-density strong contractile hydrogel by programmable elastic recoil”为题发表在Sci- ence Advances (DOI: 10.1126/sciadv.abd2520)。兰州化物所为该工作 的第一单位，马延飞、华牧天博士为论文的共同第一作者，贺曦敏教 授、周峰研究员为共同通讯作者。此前，周峰团队发明了利用铁离子- 羧酸根的强配位作用构筑超高机械强度和韧性的水凝胶体系（Advanced Materials, 2015, 27(12), 2054-2059），已被引用423次，接着通过拉 伸状态下固定分子构象制备了各向异性结构的水凝胶，将水凝胶的拉伸 强度提升到40MPa (Small, 2016, 12(32), 4386-4392），为本课题的 图 2.2 仿生青蛙跳跃过程中的能量储存机制设计强收缩高能量密度凝胶材料 电话：(0931) 4968163 研究奠定了基础。 以上工作得到了国家自然科学基金、中国科学院国际合作项目、国 家重点研发计划，美国国家科学基金会等的资助和支持。 E-mail: sk-lsl@licp.cas.cn 地址：甘肃省兰州市城关区天水中路 18 号 中国科学院兰州化学物理研究所 2020 年度 STATE KEY LABORATORY OF SOLID LUBRICATION 2. 实验室在 Chemical Society Reviews 发表离子液体润滑剂评述文章 受英国皇家化学会综述期刊 《Chemical Society Reviews》 的 邀 请， 由 实 验 室 材 料 表 面 与 界 面课题组撰写的有关离子液体润 滑剂评述文章近日在该刊在线发 表（Ionic liquid lubricants: when 此后，中国、美国、英国、日本、西 班牙、澳大利亚、印度等多个国家 对离子液体作为高性能润滑剂、添 加剂、薄膜和润滑脂等进行了广泛 的研究。目前已报道的离子液体润 滑剂有400多种，国内外发表的研究 论文800余篇，每年论文引用量达 1000余次，申请专利300件以上。 格昂贵、热氧化、对金属基底具有 腐蚀性及在碳氢基础油中溶解性差 等，提出了离子液体作为润滑添加 剂新的设计策略（“功能定制”离 子液体、油溶性离子液体、原位离 子液体、绿色离子液体等）；讨论 了离子液体作为新型超分子凝胶润 chemistry meets tribology, Meirong 滑剂和导电润滑脂研究优势；阐述 Cai, Qiangliang Yu, Weimin Liu*, Feng Zhou*, Chemical Society Re- 2009年，兰州化物所应邀对该领域 了离子液体与固体润滑薄膜协同润 views, 2020, DOI: 10.1039/D0C- 进行过引导式评 论（Feng Zhou, 滑作用机制；描述了离子液体润滑 S00126K）。 Yongmin Liang, Weimin Liu*, 薄膜在微 / 纳米摩擦领域的应用； 离子液体润滑剂由兰州化物所 Chemical Society Re-views, 2009, 揭示了离子液体在剪切作用下界面 结构及其润滑机制，总结了离子液 固体润滑国家重点实验室刘维民研 38, 2590–2599）。 体在机械工程领域的应用案例，最 究员（2013 年当选为中科院院 本篇评述文章第一次全面总 后，文章对其未来的发展进行了 士）团队于2001年发明相关工作发 结了自2001年以来离子液体润滑 表在（Chemical Communications， 剂研究进展。文章首先简要介绍了 展望（如图 2.5）。 离子液体是理想润滑剂的模型 2001，2244-2245)。与传统的润 润滑剂的发展历史、研究趋势和润 滑剂相比，离子液体润滑剂具有非 滑的一些基本原理，离子液体作为 化合物，人们可将化学设计的灵活 常低的摩擦系数、磨损体积和更高 高性能润滑剂的优势和特点，以及 性用于工程应用。该离子液体润滑 的承载能力。美国化学会 Chem ＆ 离子液体润滑剂的结构与摩擦学性 剂的评述是一篇跨学科的论文，涉 Eng News 于2001 年11月对刘维民 能之间的关系规律；分析了离子液 及合成化学、摩擦学和物理化学。 院士团队的工作进行了重点报道， 体润滑剂在使用过程中存在的关键 文 章 介 绍 了 如 何 利 用 合 成 化 学 为 引起了摩擦学界的广泛关注。 性问题，如合成步骤复杂、原料价 摩擦学服务，通过灵活的分子设计 合成新型高性能润滑剂。通过阅读 该文章，合成化学家可以清楚地了 解应该使用哪些元素和分子结构以 更好地进行机械工程润滑抗磨的应 用。作者指出必须从物理化学和表 界面的角度来解释其润滑抗磨作用 机理，离子液体分子在运动界面摩 擦 / 组装、黏度变化和摩擦诱发的 化学反应决定了其润滑抗磨性能。 上述工作得到了国家重点研发 计划、国家自然科学基金项目、中 科院青年创新促进会等的支持。 图 2.5 离子液体的发展 3. 宏观尺度超润滑研究取得新进展 4. 高温及宽温域固体润滑材料和涂层技术研究取得进展 非公度接触方式发生相对运动时，上下表面间的原子势作用相互抵消， 滑移势垒为零，出现摩擦力消失或接近为零的现象。“结构超润滑”理 论的工程实现将有望为节能降耗、机械装备设计带来革命性的进步。通 过近30 年的研究，目前可以在一些理想的层状晶体材料（如高定向石墨） 表面实现纳米以及微米接触尺度的“结构超润滑”，但在宏观工程接触 尺度，材料表面不可避免存在无序、吸附和缺陷等，如何实现宏观接触 尺度的超润滑已成为目前研究的焦点和工程化应用的关键瓶颈。 实验室磨损与表面工程课题组提出宏观尺度实现“结构超润滑”表 / 界面设计的新方法，在工程基材表面、宏观接触条件下获得了鲁棒超 润滑性能 , 实现了“结构超润滑”由微纳尺度向宏观工程尺度的迈进， 对推动超润滑新概念技术实现工程应用具有重要意义（如图2.6）。 针对高温烟气、重载、微动等服役工况，研究人员发明了用于重载、高 温及宽温域润滑、防粘的固体润滑复合材料及其抗磨涂层技术，获得国 家发明专利授权，专利号：Z L201510789406.7、ZL201711158392.4、 ZL201010551636.7 等。该材料和技术已成功应用于煤化工大型热解回转 炉内长期处于重载和 8 00℃烟气中的高温合金销轴和连杆表面（图2 .7）。 “超润滑”是近代摩擦学研究的一个重要科学发现，源于1990年 左右提出的“结构超润滑”理论预测：当两个理想、平坦的刚性晶面以 航空、航天、核工程、化工、能源动力等高新技术产业的飞速发展 对苛刻工况下（高温、宽温域、高速、重载等）服役材料的润滑性能提 出了越来越高的要求，尤其是对高温及宽温域润滑材料及技术的需求日 益增加，因此研发高温及宽温域固体润滑材料（涂层）及技术具有强烈 的应用背景，并且高温及宽温域固体润滑材料和涂层技术研究是摩擦学 领域研究的热点和难点之一，也是固体润滑学科研究的前沿课题。 实验室金属及陶瓷摩擦学研究组多年来致力于高性能高温及宽温域 固体润滑材料和涂层的设计、制备等方面的基础和应用研究。近年来， 图 2.7 高温润滑防粘涂层应用现场照片 图 2.6 整体设计思路示意图 研究结果近期在线发表在 Advanced Materials（论文链接：https:// onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/adma.202002039） 上， 博 士 生 李 畔畔为论文第一作者，吉利（中科院青年创新促进会会员）、李红轩和 陈建敏研究员为共同通讯作者。该研究工作得到了国家自然科学基金、 航天联合基金和中科院青促会项目的资助。 电话：(0931) 4968163 研 究 组 部 分 基 础 研 究 结 果 相 继 发 表 在：Surface & Coatings Technology, 2018, 349, 157–165; Tribology International, 2017, 114, 48– 56; 2020, 151, 106470; Ceramic International 2020, 46, 13527-135358。 以上工作得到了国家自然科学基金（51575505 和 51471181）、中国科 学院、兰州化物所和固体润滑国家重点实验室、以及四川省科技计划项目 （2017JZ0024 和 2018JZ0029）的支持。 E-mail: sk-lsl@licp.cas.cn 地址：甘肃省兰州市城关区天水中路 18 号 中国科学院兰州化学物理研究所 2020 年度 STATE KEY LABORATORY OF SOLID LUBRICATION 5. 摩擦的电子起源研究取得新进展 摩擦作为一种极为常见的表/界面物理现象，是表/界面相互作用的最直 接反映。随着表征技术的迅速发展，人类对摩擦本质的认识逐渐从基于阿蒙 顿定律的宏观经验总结发展到对微观原子尺度摩擦起源的探索。 实验室低维润滑材料课题组长期聚焦于机械摩擦与界面电子结构关系 的研究。近期，该课题组与兰州大学、西南交通大学等合作，在二维材料 此前，课题组通过理论上定义二维材料的界面，在电子尺度上 揭 示 了 纳 米 摩 擦 的 电 子 起 源。然而，摩擦是一个与表/界面相对运 动中所需克服能垒密切相关的过程量，这一关键参数的本质属性在电 子尺度上并没有被清晰地反映出来。 以上工作到了国家重点研发计划和国家自然科学基金项目的支 纳米摩擦的电子起源方面取得了新进展。 持。相 关 的 成 果 发 表 在（The Journal of Physical Chemistry C 间应变进行操纵，模拟结果清楚地说明了无失配表/界面间的耦合强度是 Letters. 2020, 11, 5815-5822）。 他们首次指出即使没有原子失配，表/界面的相互作用也可以通过层 由应变诱导的表/界面电子重新分布来调节的。其次，研究首次证明滑动 2019, 123, 26912-26920 和 The Journal of Physical Chemistry 势垒的涨落与摩擦面/界面间电子密度的相对变化密切相关，电子重分布 的量化直接证实了PES上的纹波与表/界面电子密度的相对值几乎是线性相 关的。这种通过对电子分布量化来揭示摩擦起源的方法促进了对低维材料 纳米摩擦的认识，为更好地在纳米尺度上调控摩擦提供了全新的思路。 研究人员以典型二维结构石墨烯( Gr/Gr)、六方氮化硼( h-BN/h-BN) 和二硫化钼 ( MoS2/MoS2) 双层模型为载体，利用第一性原理研究了无 层间堆垛失配的状态下二维结构层间相互作用随双轴应变的演化行为。结 果表明：双轴拉伸有益于双层之间的垂直分离，而双轴压缩则有利于双层 之间水平滑动。层间电子重分布程度的定量分析证实了层间电荷密度及其 相对值的变化与双轴应变促进垂直分离和水平滑动密切相关：拉伸导致层 间的电荷密度ρi nter-降低，削弱了层间结合压缩导致了层间电荷密度的 相对值Δρi nter-降低，削弱了层间剪切强度，如图 2 .8。 图 2.8 双轴应变下二维结构层间结合能和滑动势能波动 6. 表面功能化 3D 打印研究取得系列进展并发表综述文章 金属化、力学增强、催化活性等，随后详细 首先是基于聚乙烯醇（PVA）和可溶性短链壳 医药、电子器件、智能传感系统、水环境修 Ink Writing）3D打印成形，然后是依次进行冷 讨论了近年来表面功能化3D打印策略在生物 复、电化学能源以及催化反应工程等领域的 应用示范，最后深入地阐述了表面功能化3D 打印面临的挑战和未来的应用前景。论文第 一作者为博士生蒋盼，通讯作者为王晓龙研 冻 -解冻循环和柠檬酸钠溶液浸泡配位交联后处 理，形成 PVA 物理结晶网络和 CS 离子交联网 络的双物理交联网络超高强韧水凝胶。 以上成果近期发表于Chemistry of Materi- 究员。以上工作得到了国家自然科学基金以及 als, 2020, 32, 9983-9995。论文第一作者是兰 链 接：https://doi. org/10.1039/D0TC02850A。 员，由兰州化物所作为第一单位与安徽工业大 中科院前沿科学重 点 研 究 计 划 的 支 持。 论 文 该团队还通过构筑双物理交联网络策略实 图 2.9 表面功能化3D打印及其应用示意图 聚糖 (CS) 水凝胶前驱体墨水的直书写（Direct 现了超高强韧水凝胶3D打印。如图2.10所 示，该3D印超高强韧水凝胶由两步法实现， 州化物所博士生蒋盼，通讯作者为王晓龙研究 学和三峡大学合作完成。该研究工作得到了国 家自然科学基金和中国科学院前沿科学重点研 究项目的支持。 实验室王晓龙研究员带领的3D打印摩擦器 件研究团队开展了一系列表面功能化3D打印的 研究工作（如图2.9），该研究团队在 Journal of Materials Chemistry C 上发表了题 为“Surface functionalization-a new functional dimension added to 3D printing”(2020,8,12380-12411)的综述文 章。文章首先系统地总结了适用于3D打印表 面功能改性的方法，主要包括物理化学刻 蚀、物理化学沉积、表面自组装聚合以及表 面接枝等，以及这些表面工程处理方法能够 赋予3D打印材料独特的表面功能特性，例如润 湿性、生物兼容性及生物活性、抗菌活性、 电话：(0931) 4968163 图 2.10 双物理交联策略构筑3D打印超高强韧水凝胶示意图 E-mail: sk-lsl@licp.cas.cn 地址：甘肃省兰州市城关区天水中路 18 号 中国科学院兰州化学物理研究所 2020 年度 STATE KEY LABORATORY OF SOLID LUBRICATION 7. 研发出具有优异性能的 仿生层状关节软骨润滑材料 天然软骨是一种兼备固 - 液双相特征、 动高性能软物质水润滑材料走向实际工程 制的湿滑材料。目前，从工程应用角度来 该研究工作通过学习、分析和认识 具有典型层状结构特征和特殊应力耗散机 应用起到了积极的促进作用。 讲，寻找类似于天然软骨的新型润滑材 天然关节软骨的界面水润滑机制、生化结 物刷和水凝胶材料引起了广泛的研究和关 提出了一种新型双层结构化聚合物刷 / 水 料仍然是一个挑战。其间，表面接枝聚合 注。然而，传统表面引发聚合方法制备的 聚合物刷层往往较薄，在宏观粗糙接触尺 度下很容易被剪切磨掉，严重限制了其在 工程领域中的应用。而水凝胶是一种由亲 水性聚合物网络构成的高分子材料，但是 传统水凝胶的水化能力与承载能力总是呈 反比，水化度高的水凝胶材料过软，在高 承载剪切过程中易变形，力学强度较高的 构分布特征和特殊的机械应力耗散机制， 凝胶复合材料的制备策略。研究工作到 了国家重点研发计划、国家自然科学基 金项目、中科院对外合作项目、中科院 前沿局重点项目和中国科协青年人才托 举工程计划等的支持。相关成果发表在 9. 仿生多相介质表面极端润 湿行为调控研究取得新进展 润湿性作为生物体和材料表面的重要特性，吸引了 广泛的研究兴趣。基于仿生表界面的特殊润湿属性，人 们开发了许多具有超疏液性质的功能材料表面。但目前 发展的超疏液材料表面仅能够在单一的环境介质中表现 其独特的疏液性质，比如鲨鱼皮肤表面仅能够在水下表 现超疏油性质，在空气中油滴则会在干燥的表面快速铺 展，从而失去防污功能。同时，目前发展的超润湿状态 不仅局限于超疏水和水下超疏油两种状态，还存在新颖 且更细分的润湿状态。因此，开发新颖的具有极端润湿 特性的材料表面具有重要的研究意义。 Advanced Functional Materials（2020, DOI: 10.1002/adfm.202004062) 上。 凝胶表面水化性能往往较差，无法给予水 凝胶优良的润滑性能。过去20年，针对 软物质润滑材料相关的研究未能从界面润 滑、机械承载和抗磨损三个角度协同考虑。 实验室材料表面与界面课题组长期聚 焦于高性能仿生水润滑材料的研究工作。 近期，该课题组与英国帝国理工学院等合 作，构筑了新型仿生层状关节软骨水润滑 材料，实现了宏观粗糙尺度接触工况下高 承载、低摩擦和抗磨损性能的统一，对推 图 2.11 仿生层状关节软骨材料设计思想、 材料基本结构和宏观摩擦学性能评价 8. 实验室编著的《仿生油水分离工程材料》 出版发行 由实验室郭志光研究员和刘维民院士编著的《仿生油水分离工程材料》一书由 科学出版社正式出版发行。中国科学院院士、吉林大学任露泉院士为该书作序，如 图 2.13。 郭志光研究员和刘维民院士团队长期从事仿生摩擦学功能表面的设计、制备、性 能及机理研究，系统地研究了特殊润湿生物体表面的优异性能 ( 如超疏水、自洁净、 变色、力学、摩擦学性能等 )，同时借助仿生思想，制备了一系列适于各种工况下的油 水分离工程材料。作者希望借助于本书，通过阐述和回顾仿生油水分离工程材料的发 展历程，重点介绍油水分离体系的发展现状和近10年此领域研究的最新进展，为发 展适合于更为广阔的工程化应用的油水分离工程材料提供新的思路。 图2.12 仿生多相介质超润湿状态调控、 理论分析及油水分离 实验室仿生摩擦学课题组利用简单的喷涂、湿化 学浸泡及原位合成技术，在多种常见的基底材料上，制 备了兼得空气中超疏水和水下超疏油表面、空气中超亲 极性 - 超疏非极性液体表面、有机介质下超双疏液表面 和在油-水-气系统中任意一相超疏其他两相的超疏液表 面材料，并从化学角度提出在不同环境介质中超疏液性 质的可控制备策略（如图2.12）。揭示了材料表面亲 疏水异质化学组成是形成此类新型超润湿表面的主要原 因，并结合热力学计算对新型超润湿表面的粗糙几何结 构和表面化学的协同作用进行了深入剖析；通过在纳米 尺度上调控材料表面亲疏水和高低极性化学组分，提出 了高低极性差异在不互溶液体分离领域新的分离机制。 基于开发的新型极端润湿状态，该课题组在油水分离、 雾水收集、液滴操控、润滑油净化和传感器件等领域 已取得重要应用。研究成果近期分别发表在 Advanced Materials（10.1002/adma.202004, 875), Materials Horizons（2020,7, 1697-1726), Journal Materi-als of Chemistry A（2019, 7, 6957-6962; 2019, 7, 8405-8413；2020, 8, In press), ChemicalEngineering Journal（2020, 381, 122629; 2020, 395, 125110; 2021, 404, 126535）。 研究工作 得到了国家自然科学重点基金（51735013）和面上项 图 2.13 《仿生油水分离工程材料》 电话：(0931) 4968163 E-mail: sk-lsl@licp.cas.cn 目（51675513）的经费支持。 地址：甘肃省兰州市城关区天水中路 18 号 中国科学院兰州化学物理研究所 2020 年度 STATE KEY LABORATORY OF SOLID LUBRICATION 10. 石墨烯摩擦表界面结构演变研究取得新进展 石墨烯具有独特的二维薄层结构是一种 作，结合实验和分子动力学模拟揭示了结构演 极具潜力的新型润滑材料。近年来研究表明， 变过程的分子作用机理与规律，提出了一种利 具有超滑特性，而且在宏观接触方式下也展现 墨烯表界面结构调控的新方法。宏观摩擦过程 具有原子厚度的石墨烯不仅在微观接触尺度下 出非凡的摩擦学特性，但是均强烈依赖于理想 的石墨烯表界面结构。因此实现石墨烯摩擦表 界面结构的调控对于获得优异的摩擦学性能并 用简便的摩擦力作用，即可实现选择区域的石 中，氧化石墨烯向理想石墨烯结构转化的实验 现象。 研究结果近期在线发表在Advanced Func- 推动其实际应用具有十分重要的意义。 tional Materials（ 论 文 链 接：https://onlinelibrary. 力致氧化石墨烯向理想石墨烯表界面结构原位 该工作得到了国家自然科学基金航天联合项目、 实验室磨损与表面工程课题组发现了摩擦 转化的现象，并与清华大学马天宝教授团队合 wiley.com/doi/full/10.1002/adfm.202004498）上， 面上项目和中科院青年创新促进会项目的资助。 图2.14 仿生多相介质超润湿状态调控、 理论分析及油水分离 11. 助力五星红旗首次在月球独立展示 2020年12月2日晚上，嫦娥五号探测器在月球成功着陆、顺利采样 后，点火起飞前，一面鲜艳的五星红旗在嫦娥五号探测器上展开，此次国 旗展开是我国在月球表面首次实现国旗的“独立展示”。中国科学院兰州 化学物理研究所磨损与表面工程课题组在国旗独立展示中，承担了所有机 构和关键位置的润滑防冷焊处理，助力五星红旗首次在月球独立展示。 三、开放合作交流 1. 召开第一届固体润滑—凝固技术—金属材料强度材料前沿科学论坛 2020年8月2至4日，第一届固体润滑—凝固技术—金属材料强度材料 实验室常务副主任寇宏超教授、兰州化物所固体润滑国家重点实验室主 前沿科学论坛在中国科学院兰州化学物理研究所召开。论坛主题为“工 任周峰研究员分别介绍了各自实验室的研究领域和“十四五”规划。来 程材料前沿与科教融合发展”，由兰州化物所固体润滑国家重点实验 自三个实验室的29位专家学者在本次论坛上作会议邀请报告，报告内容 室、西安交通大学金属材料强度国家重点实验室、西北工业大学凝固技 涉及金属材料、陶瓷材料、润滑材料、材料基因工程等领域的前沿科学 术国家重点实验室主办，西北工业大学材料学院先进润滑与密封材料研究 和技术问题。 中心、甘肃省材料学会协办。来自兰州化物所、西安交通大学、西北工业 材料领域的科技创新和发展涉及大到国家安全、国防工业，小到衣 大学、兰州大学、兰州理工大学等科研院所和高校从事金属材料、陶瓷 食住行、日常生活的方方面面。本次论坛通过学术报告、科研交流等方式， 300人参加了论坛。兰州化物所所长、党委书记王齐华出席论坛并致辞。 良好的交流合作平台，促进学科交叉融合、激发创新活力、加深交流合作， 材料、润滑材料、材料基因工程与应用的科研工作者和青年研究生近 探讨材料领域面向国家战略需求和前沿科学技术问题，为与会学者提供 论坛邀请了中国科学院院士、兰州化物所学术委员会副主任委员刘 从而推动我国材料领域研究发展。 维民研究员和中国工程院院士、西北工业大学李贺军教授分别作了题为 此次材料前沿科学论坛由兰州化物所固体润滑国家重点实验室、西 “合成润滑材料”“碳碳复合材料”的大会报告。西安交通大学金属材 安交通大学金属材料强度国家重点实验室、西北工业大学凝固技术国家 料强度国家重点实验室主任孙军教授、西北工业大学凝固技术国家重点 重点实验室共同发起，计划今后每年由三个实验室轮流举办论坛。 王齐华致辞 刘维民院士作大会报告 电话：(0931) 4968163 E-mail: sk-lsl@licp.cas.cn 李贺军院士作大会报告 地址：甘肃省兰州市城关区天水中路 18 号 中国科学院兰州化学物理研究所 2020 年度 STATE KEY LABORATORY OF SOLID LUBRICATION 寇宏超教授作报告 孙军教授作报告 周峰研究员作报告 论坛现场 2. 承办第九届中国涂料技术创新 高峰论坛 2020年9月2日，第九届中国涂料技术创新高峰论坛在中国科学院 兰州化学物理研究所召开。来自国内涂料研究领域的专家代表100余 人参加了此次论坛。论坛旨在为全国各地领域内同仁搭建学习与交流的 平台，促进研究院所与企业之间的沟通合作，形成产学研一体化的长效 交流机制。兰州化物所所长、党委书记王齐华和青岛海洋化工研究院有 限公司院长王波出席论坛并致辞。兰州化物所副所长周峰主持论坛。 来自海洋化工研究院有限公司、复旦大学、华南理工大学、兰 州化物所、西北永新集团、中船重工725研究所、浙江大学、阿克苏 诺贝尔、中昊北方涂料工业研究设计院、兰州大学、中远佐敦船舶涂 料、陕西天元石化建设工程有限公司等的15位专家介绍了国内外涂层 相关领域的最新进展动态，分享了各自团队最新研究成果，提出了存 在的问题等。 此次论坛由海洋涂料国家重点实验室主办，兰州化物所固体润 滑国家重点实验室承办，西北永新集团有限公司、中昊北方涂料工业 研究设计院有限公司、陕西宝塔山油漆股份有限公司、陕西天元石化建 设工程有限公司和江苏怡达化学股份有限公司协办。 会议报告 王齐华致辞 王波致辞 周峰主持会议 电话：(0931) 4968163 E-mail: sk-lsl@licp.cas.cn 会议现场 地址：甘肃省兰州市城关区天水中路 18 号 中国科学院兰州化学物理研究所 2020 年度 STATE KEY LABORATORY OF SOLID LUBRICATION 3. 实验室参加兰州化物所举办 2020 年“兰化行，科研情”优秀大学生夏令营 2020年7月27至30日，中国科 况，以及实验室作为国家战略润滑 研究员等3名青年科研骨干为营员 2020年“兰化行，科研情”优秀 家战略需求、面向国民经济主战场 组（人才团队）的研究方向和研究 营员们树科研理想、攀科技高峰， 营 员 们 参 观 了 实 验 室， 与 科 学院兰州化学物理研究所举办了 大学生夏令营。来自东北大学、 陕西师范大学、北京林业大学等高 校的48名优秀大学生参加了夏令 营活动。实验室作为主要基地参加 了此次活动。 实验室学术委员会主任中国 力量，面向世界科技前沿、面向国 作出的创新贡献。刘维民院士鼓励 们作了学术报告，介绍了各自课题 内容。 做“顶天立地”的科研工作，成为 研人员和科研平台零距离接触互 团结协作、胸怀理想、志存高远的 优秀大学生夏令营活动旨在促 爱国忠诚、敬业奉献、勤奋努力、 动。 优秀人才。 进高校优秀大学生之间的交流，增 营员们作了题为“摩擦润滑的科学 王鹏研究员，李红轩研究员分别介 所的了解，激发优秀大学生对研究 域的前沿知识，介绍了兰州化物所 研工作和创新成果等。实验室乔竹 科学院院士、刘维民研究员应邀为 与技术”的报告，讲述了摩擦学领 固体润滑国家重点实验室的总体情 学术活动环节，实验室副主任 绍了实验室（中心）基本情况、科 辉研究员、王赵锋研究员、于元烈 4. 实验室参加兰州化物所举办的 第三届科学节线上活动 2020年10月31日，中 国 科学 院兰州化学物理研究所举办第三 届科学节线上活动。本届科学节 主题为“嗨，科学！”。兰州化 物所线上活动结合研究所学科特 色和社会关注的话题，安排了 “云游兰州化物所”直播环节，利 用“今日头条”“抖音”等网络 线上“科学公开课”环节， 实验室为公众提供了“摩擦电”、 “3D 打印与摩擦”。公开课用生 动有趣的语言为“高大上”的科学 接上了“地气”，让观众们在轻松 有趣的氛围中学到了新的知识。 刘维民院士在开营仪式上作邀请报告 进优秀大学生对中科院、兰州化物 所相关学科领域的研究兴趣，“近 距离感受国科大，零距离拥抱兰化 所”。 参观实验室 5. 实验室参加兰州化物所举办的 第三届科学节科普报告活动 2020年11月6日下午，中国科学院兰州化学物理研究所举办了第三 届科学节科普报告活动。固体润滑国家重点实验室作为主要场地参加了 此次活动。实验室王赵锋研究员作了“摩擦还可以发光”的科普报告，他 从生活中的现象讲起，介绍了什么是摩擦和润滑，重点介绍了摩擦发光 现象、摩擦发光在日常生活生产中的应用以及近年来摩擦发光材料和技 术的发展等。互动提问环节氛围积极活跃，小观众们踊跃地提出一个个 问题：“是否有气体润滑？”等等，老师们一一作了解答。 本次科普报告是兰州化物所响应“中国科学院第三届科学节”系列 活动之一。此前，研究所已举办系列线上活动，后期还将举办“青年学 视频平台邀请观众云游研究所、参 术沙龙”“科普扶贫扶智”等科学节系列活动。 与科学小实验；线上“科学公开 课”“‘科学之美’图片、微视 频展”等活动。固体润滑国家重 点实验室作为主要活动会场参加 了此次活动。 “云游兰州化物所”直播环 节，主播带着观众们参观了固体 润滑重点实验室，观众们跟随着 科学公开课“摩擦起电与摩擦电 的利用与防护” 科普报告“摩擦还可以发光” 科普小实验“神奇的水凝胶导管” 科普小实验“摩擦发电” 公开课“材料家族服装秀之功能涂层” 镜头走进科研一线、走进科学家， 一睹各种科研重器的神秘风采， 了解实验室取得的各项科技成果、 为国家科技事业做出的贡献等。 直播期间，观众们还与科研人员 进行网络互动，在评论区讨论参 观过程中的科学现象，就一些科 学问题进行提问。 科学公开课“3D 打印与摩擦” 本次线上活动是实验室响应 中国科学院“第三届科学节”举 办的大型公益性科普活动之一， 旨在普及科学知识、传播科学思 想、弘扬科学精神、展示科技成果， 让科学走进公众，让公众爱上科 学。后期，研究所还将举办“科 云游固体润滑国家重点实验室 电话：(0931) 4968163 普扶贫扶智” “特邀科普报告” “青 年学术沙龙”等科学节系列活动。 6 刘建荣获 2020 年中科院 科普讲解大赛优秀奖 中国科学院科学传播局公布了2020年“中国科学院科普讲解大赛暨 全国科普讲解大赛选拔赛”个人奖和组织奖获奖名单。固体润滑国家 重点实验室刘建荣获大赛优秀奖。 次科普讲解大赛以“科技抗疫 创新驱动”为主题，以习近平新时 代中国特色社会主义思想为指导，旨在全社会广泛普及科学知识，弘 扬科学精神，传播科学思想，倡导科学方法，为全院科技工作者、科 普工作者及科技爱好者搭建学习、交流、展示的平台。 E-mail: sk-lsl@licp.cas.cn 地址：甘肃省兰州市城关区天水中路 18 号 中国科学院兰州化学物理研究所 2020 年度 STATE KEY LABORATORY OF SOLID LUBRICATION 四、荣誉奖励 1. 王爱勤研究员荣获 2020 年度何梁何利科学与技术创新奖 2020年11月3日，何 梁 何 利 基 金 2020年度颁奖大会在京举行。中共中央政 治局委员、国务院副总理刘鹤出席大会并 讲话，全国人大常委会副委员长沈跃跃， 旨在奖励中国杰出科学家，服务于国 家现代化建设。26年以来，共遴选奖 励1414位杰出科技工作者。 全国政协副主席、中国科协主席万钢出席 2. 张俊彦研究员荣获 “甘肃省先进工作者” 荣誉称号 2020年12月7日，甘肃省劳动模范和先进工作 者表彰大会在兰州举行，表彰2015年以来甘肃省各 行各业涌现出的劳动模范和先进工作者。中科院兰 州化学物理研究所张俊彦研究员获“甘肃省先进工 大会。中国科学院兰州化学物理研究所王 作者”荣誉称号。 爱勤研究员荣获科学与技术创新奖区域创 新奖。 何梁何利奖每年评选一次，下设“科 学与技术成就奖”“科学与技术进步奖” 和“科学与技术创新奖”。2020年度2位科 技工作者获“科学与技术成就奖”，30位 获科学与技术进步奖”，20位获“科学与 技术创新奖”。 何梁何利基金由香港爱国金融家何善 衡、梁銶琚、何添、利国伟于1994年创立， 王爱勤研究员领奖（右四） 张俊彦研究员获奖 五、 党建 工 青 妇 实 验 室 创 新 文 化 建 设 1. 固体润滑国家重点实验室党总支 获得中国科学院庆祝建党 99 周年 “先进基层党组织”荣誉称号 2. 党支部生活丰富多彩 开展“缅怀革命先烈，传承红色圣火”主题教育实践活动 与西北工业大学润滑材料融合党支部 开展联学共建活动 电话：(0931) 4968163 E-mail: sk-lsl@licp.cas.cn 开展“凝心聚力，科技报国” 润滑学科主题登山活动 地址：甘肃省兰州市城关区天水中路 18 号