教科书要改写？美国发明无齿齿轮，中国发明5000年的齿轮变天了？

你能想象没有齿的齿轮吗？

2026年1月13日，物理学顶级期刊《物理评论快报》刊登了一项可能改写机械教科书的重磅成果。美国纽约大学（NYU）及其上海分校张骏教授、Leif Ristroph副教授领衔的团队，成功研发出颠覆性的“流体齿轮”。这项发明彻底抛弃了实体齿轮的咬合结构，实现了“隔空传力”。它或许意味着，困扰人类数千年的机械磨损与卡顿噩梦，即将终结。

01、一部齿轮史，半部文明史

要理解这项发明的含金量，得先往回看5000年。

早在公元前3000年，中国古人就在战车上使用了齿轮；古希腊人造出了安提基特拉机械来预测星象。从工业革命的蒸汽机到如今的精密机器人，齿轮一直是工业文明的心脏。但这颗心脏有个致命缺陷：硬碰硬

不管是木头、金属还是塑料，传统的齿轮必须“牙咬牙”。只要有一颗沙粒掉进去，或者齿距哪怕偏差了一毫米，整个系统就会卡死、崩裂。正所谓：刚极易折。

02、上善若水的机械革命

纽约大学的科学家们突发奇想：如果齿轮没有牙齿，还会坏吗？

他们找来两个光溜溜的圆柱体，把它们丢进一种粘稠的甘油水溶液里。神奇的一幕发生了：

当科学家驱动其中一个圆柱体（主动轮）旋转时，周围的液体被搅动了起来。这些液体并没有四散逃逸，而是形成了一股定向的涡流，像一只无形的大手，稳稳地抓住了旁边那个原本静止的圆柱体（被动轮），推着它一起转动。

03、大象无形：看不见的“幽灵齿”

最让人拍案叫绝的，是这杯水里的“微操”。

实验发现，当两个圆柱体靠得很近时，中间的流体就会形成一个个微小的涡旋，这些涡旋就像是“液态的牙齿”。它们在两个圆柱之间紧密咬合，推动被动轮反向旋转。

这不就是标准齿轮的工作模式吗？唯一的区别是，中间没有金属撞击的噪音，只有流体的静谧流动。

但好戏还在后头。

当科学家把两个圆柱体的距离拉远，或者让主动轮转得飞快时，流体的性格突然变了。原本咬合的“液态牙齿”消失了，流线变成了一条条环绕的闭环，像一根隐形的皮带，紧紧裹住了两个圆柱体，带着被动轮同向旋转

此时，它不再是齿轮，而瞬间变身成了滑轮和传送带。

一套装置，既能像齿轮一样咬合，又能像皮带一样传动，切换只需调整距离或转速。这种“可编程”的机械特性，是传统固体齿轮做梦都不敢想的。

这一刻，物理学展示了它的终极浪漫：天下之至柔，驰骋天下之至坚。

04、永不磨损的未来

这项技术的杀手锏在于“无接触”。

因为两个转子之间永远隔着一层流体，理论上，这种齿轮永远不会磨损

传统的机械齿轮最怕进沙子，一粒沙就能毁掉一台发动机。但在流体齿轮里，沙子只是过客。异物会顺着流体滑走，系统照转不误。

Ristroph 教授自豪地说：流体齿轮没有卡死的烦恼。

这简直是为未来机器人量身定做的。试想一下，未来的火星探测器、深海机器人，或者是植入人体的微型医疗设备，它们不再需要润滑油，不再担心磨损，甚至可以由柔软的材料制成，在极其恶劣的环境中如鱼得水。

虽然目前这项技术还处于实验室阶段，尚未应用到你的汽车变速箱里，但它打开了一扇大门。它告诉我们，驱动世界的未必非得是钢铁的咆哮，也可以是流体的低语。

毕竟，再坚硬的牙齿也会脱落，唯有水流，生生不息。

参考文献：

1. Smith, J. E., Ristroph, L., & Zhang, J. (2026). Hydrodynamic Spin-Coupling of Rotors.Physical Review Letters, 136, 024001.