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「深圳特区报」固体间接触滑动近乎零摩擦零磨损 结构超滑技术将极大提高微小精密仪器设备效率与寿命
发表时间：2024-06-11
文章来源：admin
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郑泉水院士（左一）带领团队研发结构超滑相关应用产品。
捕捉自然界的轻微震动，高效率进行电能转化的超级微发电机；无磨损且超长寿命，大幅提升通信传输功率的新型MEMS（微机电系统）开关……这样的高新技术就隐藏在深圳坪山区高新区产学园基地。记者近日走进深圳清华大学研究院超滑技术研究所（以下简称超滑所），看到了一片尺寸微小的黑色晶体材料，这片材料虽然看似普通，但它实现的零磨损，将定义新产品并带来前所未有的新机遇。
超滑所由深圳市、坪山区与清华大学共同成立，今年2月，该所负责搭建运营的深圳超滑技术平台获批“深圳市超滑技术重点实验室”。目前，超滑所已制备出全球最大尺度结构超滑材料，并基于其产业化公司深圳清力技术有限公司研发多项产品，在微能源、人形机器人、5G/6G无线通信等领域引发颠覆性变革，在微小器件的制造与应用中创造出新蓝海。
研发长跑实现从“0到1”创新突破
结构超滑指两固体表面直接接触且相对滑移时，出现持久的近零摩擦、零磨损的滑动状态。这项技术的特点在于不需要借助润滑油或者磁悬浮等手段或技术，直接将摩擦系数最低降低至百万分之一，并且固体与固体间直接接触滑动几乎没有磨损产生。
在结构超滑研究领域，中国走在世界的最前列。在过去很长一段时间内，国内外关于超滑技术的研究一直停留在理论阶段。
谈及研发历程，深圳清力技术有限公司总经理储俊表示，中国科学院院士郑泉水带领团队自2002年就在清华开展大尺度结构超滑材料的基础研究，经过逾20年的研究长跑，实现了从“0到1”的突破，在世界上率先实现了大气和室温环境下的结构超滑。
自此，结构超滑技术从理论走进现实，确立了中国在该项技术领域的领先地位。该项技术如何实现？储俊说，技术的关键就在于创造一种非公度的接触条件，使得两个固体表面能够在没有润滑剂的情况下，以极低的摩擦磨损相对滑动。在研究团队的艰辛努力下，目前能够实现结构超滑的材料已有数十种。
当前，上述团队已经申请国内外技术专利160项，其中发明专利95项、PCT17项，已授权83项。“我们已经研发出了目前全世界最大尺度毫米级的结构超滑材料，现在已经可以做到3×3毫米大小，这为更多的场景应用奠定了基础。”储俊自豪地说。
原创性“根技术”开创高端制造新天地
发展新质生产力，需要以科技创新推动产业创新，特别是以颠覆性技术和前沿技术催生新产业、新模式、新动能。结构超滑就是一项“根技术”，对我国发展高端制造业，特别在提高微小精密仪器设备的效率与寿命中，发挥的作用是颠覆性的。
在清力技术的展厅中，记者看到一个体积比人掌心还要小的超滑微发电机。该项目2022年获得科技部首届全国颠覆性创新大赛最高奖。储俊表示，该电机能够在极其微弱、不同频率的外界激励下，高效能地将激励能量转化为电能。相比传统微发电机，它能够把能量高效率地转换和输出，并且具有极长使用寿命，将有效解决亿万个万物互联传感器自供电的问题。
在第四次工业革命下，高端机器越做越小，摩擦磨损带来的影响就会越大，形成了原理性的技术瓶颈。储俊认为，结构超滑技术作为一项颠覆性“根技术”，有极大潜力源源不断催生出重大源头技术集群，以深圳“20+8”产业集群为例，多个产业面临微小器件摩擦磨损问题，结构超滑技术能够为这些产业赋能。
“结构超滑技术能够实现突破，深圳良好的创新创业环境发挥着重要作用，市区两级政府支持力度很大。清力技术这样的初创型高新技术公司离不开耐心资本的支持，深圳力合科创在公司成立之初就通过两支基金进行了天使投资，并于后期提供产业链上下游对接等服务，这为我们把结构超滑技术成果推向市场。”储俊说。
与头部企业紧密合作拓展应用场景
如今，结构超滑技术正处于规模产业化应用突破的前夜，谈及未来的市场应用前景，储俊底气十足充满信心。目前，超滑所已与华为、南方电网、鼎智科技、美的等一批上下游头部企业开展合作。
在电网输电领域，清力技术的超滑微发电机可以在电网安全监测上发挥重要作用。目前，该公司正在与南方电网联合开展项目。储俊表示，电网高压输电线的温度检测往往需要通过笨重的故障指示器或是无人机监控完成，效率很低。超滑微发电机则可以利用电缆在空中轻微的晃动进行发电，供电给小型传感器工作，从而起到持久耐用且实时监控电网温度的作用。
在人形机器人领域，清力技术与鼎智科技达成合作，把结构超滑技术应用于微特电机，后者安装于人形机器人的手指指关节处，从而更加灵巧地进行手指活动同时大幅提升使用寿命。另外，清力技术还基于超滑技术开发了新型MEMS开关，可以将信号传输功率和设备寿命提高1-2个量级，应用在无线通信基站、手机射频前端、卫星通信等领域，带来突破性的技术革新。
“我们希望基于超滑根技术为突破引领，为国家科技自主创新打造一条新赛道，构建重大源头创新的新领域，基于此重新定义新产品，携手诸多企业与上下游产业链紧密合作打开前所未有的新领域。”储俊说。
捕捉自然界的轻微震动，高效率进行电能转化的超级微发电机；无磨损且超长寿命，大幅提升通信传输功率的新型MEMS（微机电系统）开关……这样的高新技术就隐藏在深圳坪山区高新区产学园基地。记者近日走进深圳清华大学研究院超滑技术研究所（以下简称超滑所），看到了一片尺寸微小的黑色晶体材料，这片材料虽然看似普通，但它实现的零磨损，将定义新产品并带来前所未有的新机遇。
超滑所由深圳市、坪山区与清华大学共同成立，今年2月，该所负责搭建运营的深圳超滑技术平台获批“深圳市超滑技术重点实验室”。目前，超滑所已制备出全球最大尺度结构超滑材料，并基于其产业化公司深圳清力技术有限公司研发多项产品，在微能源、人形机器人、5G/6G无线通信等领域引发颠覆性变革，在微小器件的制造与应用中创造出新蓝海。
研发长跑实现从“0到1”创新突破
结构超滑指两固体表面直接接触且相对滑移时，出现持久的近零摩擦、零磨损的滑动状态。这项技术的特点在于不需要借助润滑油或者磁悬浮等手段或技术，直接将摩擦系数最低降低至百万分之一，并且固体与固体间直接接触滑动几乎没有磨损产生。
在结构超滑研究领域，中国走在世界的最前列。在过去很长一段时间内，国内外关于超滑技术的研究一直停留在理论阶段。
谈及研发历程，深圳清力技术有限公司总经理储俊表示，中国科学院院士郑泉水带领团队自2002年就在清华开展大尺度结构超滑材料的基础研究，经过逾20年的研究长跑，实现了从“0到1”的突破，在世界上率先实现了大气和室温环境下的结构超滑。
自此，结构超滑技术从理论走进现实，确立了中国在该项技术领域的领先地位。该项技术如何实现？储俊说，技术的关键就在于创造一种非公度的接触条件，使得两个固体表面能够在没有润滑剂的情况下，以极低的摩擦磨损相对滑动。在研究团队的艰辛努力下，目前能够实现结构超滑的材料已有数十种。
当前，上述团队已经申请国内外技术专利160项，其中发明专利95项、PCT17项，已授权83项。“我们已经研发出了目前全世界最大尺度毫米级的结构超滑材料，现在已经可以做到3×3毫米大小，这为更多的场景应用奠定了基础。”储俊自豪地说。
原创性“根技术”开创高端制造新天地
发展新质生产力，需要以科技创新推动产业创新，特别是以颠覆性技术和前沿技术催生新产业、新模式、新动能。结构超滑就是一项“根技术”，对我国发展高端制造业，特别在提高微小精密仪器设备的效率与寿命中，发挥的作用是颠覆性的。
在清力技术的展厅中，记者看到一个体积比人掌心还要小的超滑微发电机。该项目2022年获得科技部首届全国颠覆性创新大赛最高奖。储俊表示，该电机能够在极其微弱、不同频率的外界激励下，高效能地将激励能量转化为电能。相比传统微发电机，它能够把能量高效率地转换和输出，并且具有极长使用寿命，将有效解决亿万个万物互联传感器自供电的问题。
在第四次工业革命下，高端机器越做越小，摩擦磨损带来的影响就会越大，形成了原理性的技术瓶颈。储俊认为，结构超滑技术作为一项颠覆性“根技术”，有极大潜力源源不断催生出重大源头技术集群，以深圳“20+8”产业集群为例，多个产业面临微小器件摩擦磨损问题，结构超滑技术能够为这些产业赋能。
“结构超滑技术能够实现突破，深圳良好的创新创业环境发挥着重要作用，市区两级政府支持力度很大。清力技术这样的初创型高新技术公司离不开耐心资本的支持，深圳力合科创在公司成立之初就通过两支基金进行了天使投资，并于后期提供产业链上下游对接等服务，这为我们把结构超滑技术成果推向市场。”储俊说。
与头部企业紧密合作拓展应用场景
如今，结构超滑技术正处于规模产业化应用突破的前夜，谈及未来的市场应用前景，储俊底气十足充满信心。目前，超滑所已与华为、南方电网、鼎智科技、美的等一批上下游头部企业开展合作。
在电网输电领域，清力技术的超滑微发电机可以在电网安全监测上发挥重要作用。目前，该公司正在与南方电网联合开展项目。储俊表示，电网高压输电线的温度检测往往需要通过笨重的故障指示器或是无人机监控完成，效率很低。超滑微发电机则可以利用电缆在空中轻微的晃动进行发电，供电给小型传感器工作，从而起到持久耐用且实时监控电网温度的作用。
在人形机器人领域，清力技术与鼎智科技达成合作，把结构超滑技术应用于微特电机，后者安装于人形机器人的手指指关节处，从而更加灵巧地进行手指活动同时大幅提升使用寿命。另外，清力技术还基于超滑技术开发了新型MEMS开关，可以将信号传输功率和设备寿命提高1-2个量级，应用在无线通信基站、手机射频前端、卫星通信等领域，带来突破性的技术革新。
“我们希望基于超滑根技术为突破引领，为国家科技自主创新打造一条新赛道，构建重大源头创新的新领域，基于此重新定义新产品，携手诸多企业与上下游产业链紧密合作打开前所未有的新领域。”储俊说。
