什么是“低摩阻技術(shù)”？一文說(shuō)清

2025年5月23日，國(guó)務(wù)院總理李強(qiáng)主持召開(kāi)國(guó)務(wù)院常務(wù)會(huì)議，審議通過(guò)《制造業(yè)綠色低碳發(fā)展行動(dòng)方案（2025-2027年）》。會(huì)議指出，推進(jìn)制造業(yè)綠色低碳發(fā)展是大勢(shì)所趨，要加快綠色科技創(chuàng)新和先進(jìn)綠色技術(shù)推廣應(yīng)用，強(qiáng)化新型工業(yè)化綠色底色。

2026年是“十五五”開(kāi)局之年，正是將這些宏觀“規(guī)劃圖”細(xì)化為可行“施工圖”的關(guān)鍵階段。在這個(gè)過(guò)程中，我們會(huì)頻繁遇到一系列聽(tīng)起來(lái)專業(yè)又前沿的“科技名詞”，比如“綠色供應(yīng)鏈”“清潔低碳?xì)洹钡取＿@些術(shù)語(yǔ)并非空洞的概念，它們背后折射的是未來(lái)幾年科技突破、產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)型與生活演進(jìn)的真實(shí)方向。

那么，這些詞究竟意味著什么？它們將如何具體地改變我們的日常？今天，就讓我們走進(jìn)“低摩阻技術(shù)”這個(gè)名詞。

什么是低摩阻技術(shù)？

低摩阻（low-friction）技術(shù)是指通過(guò)摩擦學(xué)在零部件的研究與應(yīng)用，降低車輛的摩擦損失，從而提升能量利用率，同時(shí)減少摩擦副的耐久磨損，延長(zhǎng)提升零部件及整車的使用壽命。

圖1 常見(jiàn)的低摩擦材料DLC類金剛石涂層

低摩阻技術(shù)的分類信息

實(shí)現(xiàn)低摩擦的核心技術(shù)手段

摩擦、磨損問(wèn)題影響著人類社會(huì)的方方面面。全球每年約30%的一次能源能量被摩擦所消耗，約80%的機(jī)械零件因磨損而失效，約50%的機(jī)械惡性事故起源于摩擦副異常潤(rùn)滑狀態(tài)和過(guò)度磨損。

低摩阻技術(shù)的主要目標(biāo)就是讓零部件在運(yùn)動(dòng)時(shí)更“順滑”，減少磨損、節(jié)省能源、延長(zhǎng)壽命。其主要技術(shù)手段包括低摩擦材料及涂層、低摩擦結(jié)構(gòu)、低摩擦表面工程、精密尺寸、輕量化以及高效潤(rùn)滑油/潤(rùn)滑脂等。具體如下：

低摩擦材料及涂層：包括二硫化鉬、類金剛石涂層（DLC，包括含氫DLC及無(wú)氫DLC），以及在二硫化鉬、樹(shù)脂類材料中添加納米碳纖維和固體潤(rùn)滑劑等進(jìn)一步提升耐磨性和摩擦系數(shù)的新型材料。

低摩擦結(jié)構(gòu)：包括小軸頸、不等寬軸頸、不對(duì)稱摩擦面設(shè)計(jì)（活塞等）、以滾代滑（用滾動(dòng)軸承替代滑動(dòng)軸承）等。

低摩擦表面工程：包括珩磨網(wǎng)紋結(jié)構(gòu)、超光滑表面加工、光潔表面加微孔結(jié)構(gòu)（既降低摩擦系數(shù)又保留儲(chǔ)油能力）、低摩擦滾動(dòng)軸承軸與軌道的表面超精磨削和超精研及電化學(xué)表面光整技術(shù)、特殊輪胎花紋等等。

精密尺寸技術(shù)：包括順應(yīng)受力變形的微弧面軸頸加工、復(fù)雜運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)摩擦副間隙及關(guān)聯(lián)尺寸優(yōu)化、復(fù)雜系統(tǒng)組裝工藝優(yōu)化等。

輕量化：包括超高強(qiáng)度材料應(yīng)用、中空結(jié)構(gòu)（中空鑄造、中空鍛造及中空加工技術(shù)等）、輕合金代替重合金（以鋁合金或鋁鎂合金代替鑄鐵）以及以塑代鋼（以工程塑料代替金屬件）等。

潤(rùn)滑油和潤(rùn)滑脂：包括超低黏度潤(rùn)滑油/潤(rùn)滑脂、各類潤(rùn)滑油脂的減摩劑等。

低摩阻技術(shù)的關(guān)鍵應(yīng)用

為了保障能源安全和實(shí)現(xiàn)碳中和目標(biāo)，中國(guó)針對(duì)汽車油耗限值制定了嚴(yán)格的標(biāo)準(zhǔn)，要求逐年提高。GB 36980.1-2025《電動(dòng)汽車能量消耗量限值 第1部分：乘用車》自2026年1月1日起正式實(shí)施也對(duì)電動(dòng)汽車電耗提出強(qiáng)制要求。為了降低整車的油耗、電耗，車企在汽車動(dòng)力系統(tǒng)低摩阻技術(shù)方面開(kāi)展了全方位的優(yōu)化工作。2025年中國(guó)汽車工程學(xué)會(huì)發(fā)布《節(jié)能與新能源汽車技術(shù)路線圖3.0》，指導(dǎo)汽車產(chǎn)業(yè)通過(guò)多路徑技術(shù)協(xié)同，向低摩阻、低碳、高效方向轉(zhuǎn)型。

圖2 低摩擦技術(shù)的應(yīng)用實(shí)踐

為實(shí)現(xiàn)降低摩擦阻力的目標(biāo)，低摩阻技術(shù)的關(guān)鍵應(yīng)用主要體現(xiàn)在以下幾個(gè)方面：

①發(fā)動(dòng)機(jī)低摩阻優(yōu)化：

低摩阻是高效內(nèi)燃機(jī)開(kāi)發(fā)的重要組成部分，尤其是在中小轉(zhuǎn)速和負(fù)荷工作區(qū)域表現(xiàn)顯著，摩擦功占發(fā)動(dòng)機(jī)燃油耗的10%-30%之間。

在摩擦功占比最大的曲柄連桿機(jī)構(gòu)方面，采用超低張力類金剛石涂層活塞環(huán)和低摩擦涂層大配缸間隙活塞組合，加上類金剛石涂層活塞銷、高性能鍛鋼或球鐵材料的小軸頸中空結(jié)構(gòu)曲軸、低摩擦涂層軸瓦等技術(shù)，可降低超過(guò)40%的系統(tǒng)摩擦功。

在凸輪軸正時(shí)系統(tǒng)及閥系方面，良好的氣門表面工藝配合低摩擦氣門油封、閥系尺寸組合優(yōu)化設(shè)計(jì)、低張力結(jié)構(gòu)及兩級(jí)可變張緊器以及裝配工藝優(yōu)化，可降低摩擦功20%以上。兩級(jí)可變和全可變機(jī)油泵可以顯著降低潤(rùn)滑系統(tǒng)摩擦功，混動(dòng)發(fā)動(dòng)機(jī)取消附件系統(tǒng)以及電動(dòng)水泵的應(yīng)用直接消除這些摩擦副的摩擦損失。

在潤(rùn)滑油方面，0W12-0W16是目前國(guó)內(nèi)混動(dòng)車型低黏度機(jī)油的發(fā)展方向。

②變速器與傳動(dòng)系統(tǒng)減阻：

對(duì)于傳統(tǒng)變速箱和混動(dòng)變速箱來(lái)說(shuō)，單純的機(jī)械摩擦損失占傳動(dòng)效率的比重并不大，更多的是由變速箱結(jié)構(gòu)、攪油損失以及當(dāng)前的變速箱或混動(dòng)變速箱的模式狀態(tài)決定的。因此，低摩阻設(shè)計(jì)主要集中在軸齒結(jié)構(gòu)的優(yōu)化設(shè)計(jì)、先進(jìn)的表面工藝開(kāi)發(fā)、攪油損失的規(guī)避等方面。對(duì)于電驅(qū)來(lái)說(shuō)，摩擦損失占總效率損失的占比進(jìn)一步下降。整車傳動(dòng)軸和半軸等傳動(dòng)部件的摩擦結(jié)構(gòu)相對(duì)簡(jiǎn)單且結(jié)構(gòu)高效，近年來(lái)最大的改善是來(lái)自低滾阻輪胎的不斷優(yōu)化。

③制動(dòng)與輪轂系統(tǒng)低摩阻設(shè)計(jì)：

改進(jìn)制動(dòng)卡鉗結(jié)構(gòu)，降低活塞運(yùn)動(dòng)阻力，選用摩擦性能更優(yōu)的制動(dòng)片材料；在輪轂軸承上應(yīng)用陶瓷滾珠等新材料，配合高精度加工工藝，減少軸承內(nèi)部摩擦，提升車輛行駛的順暢性。

在全球?qū)Νh(huán)境保護(hù)和可持續(xù)發(fā)展日益重視的背景下，各國(guó)政府紛紛制定了嚴(yán)格的汽車尾氣排放標(biāo)準(zhǔn)和燃油經(jīng)濟(jì)性法規(guī)。這一政策導(dǎo)向使得能夠有效降低車輛能耗和減少尾氣排放的汽車低摩擦技術(shù)市場(chǎng)需求持續(xù)增長(zhǎng)。特別是在新能源汽車領(lǐng)域，隨著純電動(dòng)汽車對(duì)續(xù)航里程和能效要求的不斷提升，低摩擦技術(shù)在提升新能源汽車的續(xù)航里程和動(dòng)力性能方面具有顯著優(yōu)勢(shì)。新能源汽車制造商對(duì)低摩擦技術(shù)的需求尤為迫切，為其發(fā)展提供了廣闊的市場(chǎng)空間。

低摩阻技術(shù)的攻堅(jiān)難點(diǎn)與發(fā)展前瞻

低摩阻技術(shù)在開(kāi)發(fā)中，表現(xiàn)出類型多、工況多、材料多、關(guān)聯(lián)多以及驗(yàn)證難的“四多一難”特征。

①類型多

以發(fā)動(dòng)機(jī)為例，摩擦副包含了主動(dòng)潤(rùn)滑的軸-孔摩擦副、油霧潤(rùn)滑的軸-孔摩擦副、齒輪摩擦副、齒輪-鏈摩擦副、鏈條和壓力導(dǎo)軌的滑動(dòng)摩擦、流體泵片的摩擦損失等12個(gè)摩擦類。其所適用的摩擦學(xué)理論和模型千差萬(wàn)別。

②工況多

摩擦副的系統(tǒng)承載從近零輕載到5.5萬(wàn)牛的沖擊重載（這相當(dāng)于5.6噸的重力）；系統(tǒng)適應(yīng)溫度從-40℃依然要保持不咬合，到面對(duì)2000℃以上的燃燒火焰直接炙烤依然要保持耐久運(yùn)行；系統(tǒng)運(yùn)動(dòng)速度從始終保持+/-20°重載小角度雙向旋轉(zhuǎn)研磨，到每分鐘進(jìn)行233次從靜止加速到100km/h的循環(huán)往復(fù)運(yùn)動(dòng)，到每分鐘超過(guò)20萬(wàn)轉(zhuǎn)的超高速旋轉(zhuǎn)；系統(tǒng)運(yùn)行氛圍從主動(dòng)壓力潤(rùn)滑，到儲(chǔ)油結(jié)構(gòu)依靠油霧潤(rùn)滑，到長(zhǎng)期浸沒(méi)在高溫?zé)嵊椭醒芯勘苊飧g和老化等。摩擦副設(shè)計(jì)需要兼顧各類環(huán)境限制因素，并在這些條件下始終保持低摩擦運(yùn)行的狀態(tài)。

③材料多

由于摩擦副類型眾多，需適應(yīng)不同的承載條件、溫度、相對(duì)速度、潤(rùn)滑條件，導(dǎo)致適用各個(gè)區(qū)域的基體和涂層材料選擇范圍非常廣泛。此外，相關(guān)成型與表面工藝同樣復(fù)雜，而具體的加工工藝則根據(jù)零件類型和工作要求更加多樣。這些都要求研發(fā)團(tuán)隊(duì)進(jìn)行針對(duì)性地開(kāi)發(fā)，并對(duì)先進(jìn)共性技術(shù)進(jìn)行合作攻關(guān)與創(chuàng)新應(yīng)用。

④關(guān)聯(lián)多

摩擦副并不是一個(gè)個(gè)獨(dú)立固定的，不僅存在多個(gè)摩擦副連接在一起，而且這些摩擦副還處在聯(lián)合運(yùn)動(dòng)之中。同時(shí)，這種關(guān)聯(lián)不僅發(fā)生在運(yùn)動(dòng)姿態(tài)上，摩擦副之間的技術(shù)還會(huì)帶來(lái)相互影響。新能源技術(shù)的應(yīng)用，還帶來(lái)了以電機(jī)軸承電腐蝕為代表的新失效模式，也需要新的結(jié)構(gòu)和材料技術(shù)迭代。因此必須站在整個(gè)系統(tǒng)的運(yùn)動(dòng)學(xué)和動(dòng)力學(xué)角度來(lái)研究摩擦。

⑤驗(yàn)證難

摩擦副的數(shù)量繁多，整車100多個(gè)摩擦副集合在一起形成的摩擦損失，如何進(jìn)行有效地區(qū)分驗(yàn)證和識(shí)別，變得非常困難。如何能夠有效的識(shí)別與評(píng)估低摩擦技術(shù)有效性并平衡減摩擦技術(shù)的減摩效果與成本投入，成為了摩擦學(xué)研究作為應(yīng)用工程的重點(diǎn)。

我們應(yīng)該認(rèn)識(shí)到新能源汽車在摩擦學(xué)的深度和廣度方面，我國(guó)產(chǎn)業(yè)鏈還有諸多不足急需改變。

例如，在材料方面，高性能潤(rùn)滑涂層原料高度依賴進(jìn)口，高端二硫化鉬涂層材料自給率不足20%，ta-C結(jié)構(gòu)的無(wú)氫DLC涂層基本還被外資或合資企業(yè)所掌握。

高端工程塑料的塑料粒子等非金屬基礎(chǔ)材料，被外資企業(yè)壟斷的比例還很高。

在工藝制造方面，國(guó)產(chǎn)設(shè)備在納米級(jí)表面加工精度上存在差距，導(dǎo)致軸承滾道表面粗糙度比國(guó)際先進(jìn)水平高30%。

測(cè)試驗(yàn)證體系也不完善，缺乏模擬極寒、高溫、高濕度等極端工況的綜合性測(cè)試平臺(tái)，難以全面評(píng)估低摩阻部件實(shí)際性能。

想要突破困境需多方協(xié)同發(fā)力：加大對(duì)摩擦學(xué)基礎(chǔ)材料和超高精度制造工藝及設(shè)備等核心技術(shù)攻關(guān)；建立統(tǒng)一的跨行業(yè)測(cè)試標(biāo)準(zhǔn)，推動(dòng)產(chǎn)學(xué)研用深度融合；通過(guò)政策引導(dǎo)，加速低摩阻技術(shù)在乘用車、商用車領(lǐng)域的規(guī)模化應(yīng)用，助力我國(guó)汽車產(chǎn)業(yè)實(shí)現(xiàn)技術(shù)跨越。

參考文獻(xiàn)

[1] 張維佳,師盛坤,鄭天雷.中國(guó)汽車節(jié)能標(biāo)準(zhǔn)研究與展望[J].中國(guó)標(biāo)準(zhǔn)化,2025,(09):146-153.

[2]徐世偉,紀(jì)志康,肖培杰等.汽車輕量化技術(shù)研究現(xiàn)狀及展望[J].汽車安全與節(jié)能學(xué)報(bào)，2025，16（1）:16-31.

[3] 趙艷闖,劉秀軍,趙忠等.摩擦改進(jìn)劑與零部件涂層配伍性研究[A].2024中國(guó)汽車工程學(xué)會(huì)年會(huì)論文集[C].北京：中國(guó)機(jī)械工業(yè)出版社.

策劃制作

作者丨邱勁草 泛亞汽車技術(shù)中心驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)部驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)運(yùn)動(dòng)學(xué)高級(jí)技術(shù)經(jīng)理

鐘錦聲 中石化石油化工科學(xué)研究院有限公司研究員

審核丨路瑞剛 中國(guó)汽車工程學(xué)會(huì)科普文化與傳播部部長(zhǎng)

責(zé)編丨王夢(mèng)如

審校丨徐來(lái) 張林林