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

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前三轮工业变革相继攻克了动力来源、电力普及与信息传输的瓶颈，而正在展开的第四次工业革命，其决胜关键竟落在一个微小却根本的物理现象上——“摩擦”。这个长期被忽略的底层因素，实则深刻影响着机械系统的效率、寿命与精度。

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摩擦带来的能量耗散、部件磨损和定位偏差，是制造业中普遍存在的隐性成本。它不仅制约设备性能，更抬高维护门槛。长久以来，人们习惯将其视为不可避免的自然代价，鲜少追问是否可以彻底消除。

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如今，由中国科学院院士郑泉水推动的“自超滑”技术，正颠覆这一传统认知。该技术无需依赖润滑油或其他介质，即可实现固体表面间近乎零摩擦、零磨损的相对滑动。这不是理论构想，而是已在实验室反复验证的真实突破，且中国在此领域已处于全球领先地位。

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这项根技术一旦成熟应用，或将重塑整个高端制造体系的基础逻辑。它的潜力不在于某一款产品的升级，而是为所有运动系统提供全新的物理底层。

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实验室中的自超滑

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公众对“无摩擦”最直观的联想，或许并非来自教科书，而是刘慈欣在《三体》中描绘的“水滴”探测器。其表面原子被强相互作用力严密锁定，形成一种超越常规材料极限的绝对平滑结构。

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在经典物理学教学中，“无摩擦”常作为理想化前提用于公式推导，被视为无法企及的理想状态。然而，人类越是频繁地借助假设来逼近它，越说明内心深处对其真实化的强烈渴望。

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自超滑技术的诞生，正是将这种科学幻想拉回现实操作台的关键一步。它不是通过极致抛光减少粗糙度，而是在特定晶体结构与接触条件下，使两个固态界面在滑动过程中产生自我抵消的原子级作用力。

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即便没有润滑剂介入，甚至在常压空气中，也能达成摩擦系数趋近于零、磨损量几乎不可测的状态。这种现象打破了“接触必有损耗”的常识。

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尽管听起来违背直觉，但其原理并不神秘。摩擦本质上并非天然法则，而是微观形貌相互咬合与粘附的结果。当两表面的晶格排列呈现非公度关系——即周期性错位、无法对齐时，原子间的横向阻力在空间上相互平衡。

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宏观表现不再是卡顿或发热，而是异常顺滑的滑移行为。这种结构性错配，称为“非公度接触”，是触发自超滑效应的核心条件之一。

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真正让自超滑从数学模型走向实验验证的，是一系列里程碑式进展。上世纪八九十年代，国际学界初步提出结构超滑的概念，但多限于理论模拟与数值计算。

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2002年，郑泉水研究团队首次从理论上预测：碳纳米管在特定取向下可能发生极低摩擦滑动。这一预言在数年后被实验证实，标志着该领域进入可操控阶段。

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2006年，该团队成功观测到微米尺度石墨片在大气环境中实现稳定自超滑现象，并在此后多年持续优化实验环境与测量手段，确保结果可重复、可量化。

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这一突破意义重大——意味着自超滑不再局限于超高真空或极低温等极端条件，具备向工程场景迁移的可能性。

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也正是从那时起，摩擦学这门曾被认为趋于饱和的传统学科，重新成为前沿科技竞争的新战场。

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为什么摩擦并非不可战胜

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为了帮助大众理解自超滑机制，研究人员提出了一个贴近生活的类比：两个塑料鸡蛋托盘。若上下完全对齐，凸点嵌入凹槽，轻轻推动就会感受到明显阻力。

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这种状态即为“公度接触”，也是日常生活中绝大多数摩擦产生的根源。几乎所有机械运动都在对抗这种微观层面的“卡槽效应”。

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但如果将其中一个托盘旋转一定角度，使其凸起不再对应另一方的凹陷位置，滑动便变得轻松自如。此时虽仍紧密贴合，但阻力大幅下降。这就是“非公度接触”的宏观体现。

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将此图像放大至原子层级，材料表面由规则排列的原子构成，如同无限延展的托盘阵列。当两种材料的晶格周期不匹配时，彼此之间无法形成有效啮合。

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原子间的作用力在不同方向上相互抵消，最终导致整体摩擦力急剧衰减，直至接近消失。

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当然，实际情况远比托盘复杂。材料必须具备足够高的刚性，以防止外力下发生塑性变形，破坏原有的错位结构。

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同时，表面间相互作用力也不能过强，否则即使结构错开，仍会被范德华力“黏住”，难以实现真正滑移。

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这些严苛要求解释了为何自超滑长期停留在纸面推演阶段——直到高性能材料与精密观测技术的同步发展，才使之成为可能。

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一旦上述条件被同时满足，摩擦就不再是机械设计中必须接受的宿命，而成为一个可通过材料选择与结构设计主动调控的参数。

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这种范式转变的意义，堪比超导现象对电阻的认知重构。过去我们只能“减摩”，现在我们开始学会“去摩”。

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正因如此，郑泉水院士强调，自超滑并非局部优化工具，而是一种平台型基础技术。它不直接定义终端产品形态，却决定整个机械生态的发展上限。

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自超滑改写工业上限

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要体会自超滑的实际价值，不妨回顾一种逐渐淡出视野但仍具代表性的器件：机械硬盘。

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许多人认为硬盘速度落后源于技术陈旧，其实核心瓶颈之一正是摩擦问题。为避免磁头与高速旋转盘片直接接触造成磨损，当前采用的是空气动力悬浮技术。

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磁头并不触碰盘面，而是依靠盘片转动产生的气流漂浮在几纳米的高度上。这套方案虽解决了磨损难题，却带来了新的限制：距离越远，读写精度越低，存储密度也就越难提升。

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设想未来某一天，磁头可直接贴合盘面运行，却因自超滑特性而不产生摩擦与损耗，那么单位面积的信息容量将迎来数量级跃升。

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这不只是提速，更是对数据存储架构的根本性重构。

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类似的应用前景广泛存在于精密加工、航天器姿态调节、微型驱动器及仿生机器人等领域。

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许多高端装备的失效原因并非材料断裂，而是长期微动引发的累积性磨损。每一次微小摩擦都在悄悄引入误差、消耗能量、缩短服役周期。

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哪怕仅减少百分之一的能量损失，在高频运转系统中也会转化为显著的性能增益。

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自超滑的价值正在于此——它从源头切断这些隐蔽却致命的退化路径。

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对于卫星和深空探测器而言，意味着更持久的姿态控制能力与更低的故障率；

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对于超精密机床来说，则代表着更高的重复定位精度与更少的人工干预；

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而对于微型机器人或可穿戴设备，它有望实现接近生物关节般的高效运动体验。

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正是意识到其战略意义，中国于2020年成立了全球首个专注于结构超滑研究的专业机构。

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深圳清华大学研究院超滑技术研究所的设立，不仅是科研布局的一环，更释放出明确信号：这不是短期项目，而是面向未来三十年的技术储备。

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这不是被动跟进，而是主动抢占基础科学的战略高地。

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在关于第四次工业革命的主流叙事中，各国纷纷聚焦人工智能、量子计算与基因编辑等显眼赛道。

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但真正支撑这些高精尖技术落地的，往往是那些不起眼却不可或缺的基础能力。

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摩擦控制正是其中之一。它是连接理论创新与工程实现之间的隐形桥梁。

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谁能率先掌握自超滑的大规模制备与集成工艺，谁就有机会主导下一代高端制造产业链的话语权。

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结语

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真正的技术跃迁，往往不是由一声惊雷开启，而是由无数块沉默的基石层层堆叠而成。自超滑正是这样一项奠基性技术。

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它未必立刻出现在消费者的日常用品中，却正在悄然提升整个工业文明的运行基线。

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当摩擦不再被默认为必然支出，当磨损不再是设备寿命的硬性天花板，人类对机械系统的想象边界将被彻底拓宽。

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在这条通向极致效率的道路上，中国不再是技术潮流的追随者，而是规则制定的参与者，甚至是领跑者。