超润滑:“零”摩擦的世界

简介

"绳子从他的指间松脱,就像上面涂了油一样。林恩罗克罗斯以一种缓慢、从容、优雅的姿态,沿着没有摩擦力的镜面滑了下去。"这是美国科幻作家杰弗里A兰迪斯的作品《镜中人》中的片段,该作品呈现了主人公在落入一个"零"摩擦的镜面大坑中后靠着智慧自我拯救的故事。"零"摩擦这样一个奇妙的假设曾勾起许多科幻爱好者的无限遐想,成为诸多科幻作品描写的要点。近20多年来,"零"摩擦不再仅仅是科幻界的宠儿,也成为了科学家研究的热点,是纳米技术时代一个横跨物理、化学、力学、材料、机械、精密制造等诸多传统学科的交叉研究领域。科学家用"超润滑"(superlubricity)来形容两个界面之间摩擦力几乎为零的状态,有关概念于1990年提出,经历了2004年和2012—2013年实验方面的两次突破,其中中国学者做出了重要贡献。超润滑这样一种奇妙现象的原理是什么?如何被实验证实?"零"摩擦在哪些领域可能导致技术的突破、或催生前所未有的新技术?未来的主要挑战有哪些?本文针对这些问题,力图带给读者一个较清晰且激动人心的答案,并触发更多的奇思妙想和深入研究。