中国向全世界宣布新科技，引西方热议：中国将赋能第四次工业革命

文 | 青茶

前言

前三次工业革命解决了动力、电力和信息问题，第四次工业革命拼的竟是“摩擦”这个不起眼却关键的东西！

摩擦会导致能量损耗、限制精度和寿命，这可是工业领域被长期忽视的底层难题。

好在郑泉水院士科普的“自超滑”技术，正在打破这个僵局。不用润滑剂，就能让固体接触几乎没摩擦、没磨损，这不是概念，是被实验验证的真技术，而且咱们中国正在领跑！

这项底层技术突破，会给工业领域带来多大变革？

实验室里的自超滑

很多人第一次对“零摩擦”产生直观想象，可能不是在物理课上，而是在刘慈欣的小说里。

三体中的水滴武器，表面原子被强相互作用力牢牢锁死，呈现出一种近乎绝对光滑的状态。

在传统物理教育中，这种东西往往被当作假设条件存在，用来简化计算，而不是现实目标。

但问题在于，假设存在得越久，往往说明人类越渴望它。

自超滑的出现，正是把这种渴望从假设区，拉回到了实验台上。

所谓自超滑，并不是把材料抛光到极限，而是在特定结构和条件下，让两个固体表面在接触滑动时，摩擦力几乎完全抵消。

没有润滑油，没有液体介质，甚至在空气环境中，就能实现摩擦系数接近零，磨损几乎为零的状态。

这听起来反直觉，但背后的逻辑并不玄。摩擦并不是天然存在的“天罚”，而是微观结构之间相互作用的结果。

当两个表面的原子排列方式恰好不对齐，受力方向不断被抵消，宏观上表现出来的，就不是卡顿和阻滞，而是异常顺滑。

这种结构层面的错位，被称为非公度接触，也是自超滑成立的第一道门槛。

真正让自超滑从理论走向现实的，是一系列关键节点。

上世纪八九十年代，国际学界已经提出结构超滑的概念，但更多停留在模型和推导中。

2002年，郑泉水团队在理论上预测，碳纳米管在特定条件下可能出现极低摩擦现象。

几年后，这个预测被实验验证。

2006年，团队首次在实验中观测到微米级石墨片在大气环境下实现自超滑，并在随后几年不断重复和完善实验结果。

这一步非常关键，因为它意味着，自超滑不再是极端真空条件下的物理奇观，而是有可能走向工程应用的真实状态。

也正是从这一刻起，摩擦学这门看似成熟的老学科，被重新拉回到科技竞争的前沿。

为什么摩擦并非不可战胜

为了让非专业人士理解自超滑，科研团队用了一个非常生活化的比喻。

两个装鸡蛋的托盘，如果上下完全对齐，凸起刚好卡进凹槽里，稍微一动就会感觉阻力很大。

这种状态，就是公度接触，也是我们日常生活中最常见的摩擦来源。

但如果你把其中一个托盘稍微转一下角度，让凸起对不上凹槽，情况就完全不一样了。

你会发现，即便两个托盘仍然贴在一起，滑动却轻松了很多。这就是非公度接触。不是更光滑，而是更错位。

把这个比喻放大到原子层面，材料表面本质上就是由无数类似托盘的结构组成。

当两个固体表面的晶格结构彼此不匹配时，原子之间的作用力在空间中相互抵消，结果就是整体摩擦力被大幅削弱，甚至趋近于零。

当然，现实情况比鸡蛋托盘复杂得多。材料不能太软，否则会发生形变，错位结构被破坏。

材料之间的相互作用也不能太强，否则即便错位，仍然会被“拉住”。

这就对材料的刚度、表面结构稳定性提出了极高要求，也解释了为什么自超滑长期以来只能停留在理论阶段。

但一旦这些条件被同时满足，摩擦就不再是必须接受的代价，而变成了可以被设计、被控制的变量。

这种转变的意义，并不亚于人类第一次意识到电阻可以被超导材料消除。

也正因为如此，郑泉水院士才会用一句非常重的话来形容自超滑的价值。他认为，自超滑不是某个具体零件的优化，而是一种平台型根技术。

它不直接决定产品长什么样，但会决定整个机械系统能走多远。

自超滑改写工业上限

要理解自超滑的现实意义，可以先从一个已经逐渐被忽视，但依然存在的产品说起，那就是机械硬盘。

很多人以为，硬盘慢是因为技术老，其实真正的限制之一，恰恰来自摩擦。

为了避免磁头和盘面接触带来的磨损，现在的机械硬盘采用的是磁头悬浮方案。

磁头并不贴着盘面，而是靠气流悬浮在极小的距离上。

这种设计有效解决了摩擦问题，但也带来了一个不可回避的副作用，那就是磁头离盘面越远，单位面积内可存储的信息就越少。

如果有一天，磁头可以直接接触盘面，却几乎没有摩擦和磨损，那么存储密度的上限就会被整体抬高。

这不是简单的性能提升，而是对整个存储体系底层逻辑的重构。

类似的场景，在精密制造、航天设备、微型机器人领域中比比皆是。

很多高端设备的寿命、精度和可靠性，并不是被材料强度限制，而是被长期累积的微小磨损拖垮。

摩擦每多一点，能量损耗就多一点，系统误差就多一点，维护成本就高一点。

自超滑的价值，恰恰在于它能从源头上削减这些看不见却致命的损耗。

对航天器来说，意味着更长的服役周期和更稳定的姿态控制。

对高端机床来说，意味着更高的加工精度和更少的校准频率。对机器人来说，则意味着更接近生物关节的运动效率。

也正因为看到了这一点，中国在2020年成立了全球第一个专门研究结构超滑的科研机构。

深圳清华大学研究院超滑技术研究所的成立，本身就是一个信号。

这不是单点突破，而是长期投入。不是跟随，而是抢占制高点。

在第四次工业革命的讨论中，很多国家都在谈人工智能、量子计算、生物技术。

但真正能把这些技术落地到工业体系中的，往往是一些不那么耀眼，却极其基础的能力。

摩擦控制，就是其中之一。

谁能在这个层面取得突破，谁就更有可能站在未来产业链的上游。

结语

很多时候，技术革命并不是靠一个震耳欲聋的口号完成的，而是靠一块一块看似不起眼的底座慢慢垒起来的。自超滑就是这样一种技术。

它不一定立刻改变我们的生活方式，却正在悄悄抬高整个工业体系的天花板。

当摩擦不再是默认成本，当磨损不再是必然代价，机械世界的想象空间就会被彻底打开。

在这条赛道上，中国不是旁观者，而是参与者，甚至是引领者。