三十载深耕润滑科技 护航“大国重器”——记何梁何利基金区域创新奖获得者张俊彦

新甘肃·甘肃经济日报记者 房惠玲

从汽车发动机高效运转到航天火箭精准发射，从船舶舰艇深海航行到高铁列车风驰电掣，润滑与防护科技如同“隐形铠甲”，保障装备运动系统的可靠性、运行效率与使用寿命，是现代工业与战略高技术发展的重要支撑。

在祖国西部，中国科学院兰州化学物理研究所研究员张俊彦深耕润滑与防护科技领域三十余载，揭示摩擦表界面微纳结构演化机制及纳米材料量子摩擦机理，突破超润滑固体薄膜及关键装备研制与工程应用等关键技术，为我国装备制造业筑起坚实“防护屏障”。近日，他荣获何梁何利基金区域创新奖。

张俊彦

精研“碳薄膜”，破解发动机关键核心技术难题

我国汽车工业曾在核心部件上存在短板，发动机高压共轨燃油喷射系统被列入关键核心技术攻关清单，其核心挑战在于2微米间隙、高速高压工况下的摩擦熔焊与磨损泄压问题。攻克这一难题，关键是研发兼具低摩擦、低磨损特性，且不改变零部件固有强度与尺寸精度的固体润滑薄膜材料。

面对挑战，张俊彦带领团队历经十年攻关，提出了类富勒烯结构赋予含氢碳薄膜大气环境超低摩擦特性的学术观点。团队以等离子体能量调控为手段，精准调控碳薄膜微观结构，率先制备出摩擦系数低于0.01的类富勒烯含氢碳薄膜，远优于传统油脂润滑水平；揭示了摩擦诱导类富勒烯形成洋葱结构的宏观非公度接触机制，为超低摩擦固体润滑材料技术发展奠定理论基础。

在此基础上，团队与中国第一汽车集团有限公司成立“汽车摩擦学联合实验室”，与南岳电控（衡阳）工业技术股份有限公司开展产学研协同攻关，成功研制低摩擦固体润滑薄膜材料，攻克了超低摩擦碳薄膜可控制备、低温下轴承钢等表面的高结合力沉积、批量一致性工艺与装备一体化集成等技术难题，成功破解了共轨系统高速高压摩擦熔焊和高压柱塞泵等磨损泄压问题，实现共轨压力220MPa，发动机燃油消耗降低20.1%，排气污染物下降42.5%，技术应用达到国际先进水平，显著提升我国汽车发动机核心竞争力，支撑汽车工业高质量发展。

锻造“润滑盾牌”，全周期守护大国重器安全运行

航天器密封件磨损致燃料泄漏、大型船舶轴承卡死致航行中断，装备运动部件启停阶段的磨损，是影响可靠性与寿命的关键隐患。动静摩擦系数差异引发的“爬行现象”、长期服役界面匹配失效，是部件过早失效的主要原因。

张俊彦团队提出摩擦界面起始润滑与抗磨延寿技术，构建从启动到全服役周期的防护体系。起始润滑阶段，通过分子薄膜设计缩小动静摩擦系数差，有效抑制了精密机械的“爬行”问题；构筑了特殊结构MoS2、AlTiN、碳基薄膜等高性能润滑薄膜，通过摩擦学配副实现了不同工况界面润滑需求。

相关技术广泛应用于航天、航空等高技术领域，突破了高冲击、大形变条件下橡胶表面硬质碳薄膜强韧润滑一体化关键技术，解决了伺服机构密封件磨损泄压问题，助力长征十二号运载火箭首飞；突破了可重复使用火箭发动机长寿命动密封技术；攻克大飞机滚轮轴承10万次、飞机起落架转动轴系统2万次耐磨寿命及核能支承减摩板等特殊工况长寿命服役难题，为大国重器安全稳定运行提供保障。

突破“材料智造”，实现高端装备关键部件自主可控

滑动轴承是机械装备的“关节”，广泛应用于海洋工程装备、能源工程、装备制造、石油化工等领域，高端自润滑滑动轴承长期依赖进口，核心技术与产品受制于人。

张俊彦团队突破材料基体/润滑/抗磨相界面调控、滑动轴承工况适应性设计与规模化制造等关键技术，研制系列高耐磨自润滑材料及滑动轴承，实现高端自润滑滑动轴承国产化与自主可控。

在金属基复合材料方向，通过基体调幅分解、固溶强化与第二相弥散强化，研发铜基、高熵合金基自润滑材料，开发整体型、双金属型、镶嵌型等系列金属基滑动轴承。铜基轴承干摩擦工况耐磨寿命较国际同类产品提升4倍，应用于国内首台套1.6MN快速径锻机，实现了厚航空结构件高频锻造。

在高分子复合材料领域，建立基于化学键合的相界面调控方法，研发出模塑型自润滑衬套、关节轴承和滚轮轴承，性能超过美国AS81934标准要求，成功替代进口产品，应用于大型飞机、“天鲸号”疏浚船、新型舰载机等大国重器，为高端装备装上“中国关节”。

多年来，张俊彦始终以国家重大战略需求为导向，以创新理念与明确目标引领科研方向。从原子级薄膜实验室到万吨级锻压机生产线，从航天低温涡轮泵到深海装备密封件，他以实际行动践行“把论文写在祖国大地上”的初心使命。他先后获得国家科技进步奖二等奖、国家技术发明奖二等奖各1项、省部级一等奖4项，荣获全国创新争先奖；授权发明专利90余件，发表学术论文240余篇。