中國向全世界宣布新科技，引西方熱議：中國將賦能第四次工業革命

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前三輪工業變革相繼攻克了動力來源、電力普及與信息傳輸的瓶頸，而正在展開的第四次工業革命，其決勝關鍵竟落在一個微小卻根本的物理現象上——“摩擦”。這個長期被忽略的底層因素，實則深刻影響著機械系統的效率、壽命與精度。

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摩擦帶來的能量耗散、部件磨損和定位偏差，是制造業中普遍存在的隱性成本。它不僅制約設備性能，更抬高維護門檻。長久以來，人們習慣將其視為不可避免的自然代價，鮮少追問是否可以徹底消除。

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如今，由中國科學院院士鄭泉水推動的“自超滑”技術，正顛覆這一傳統認知。該技術無需依賴潤滑油或其他介質，即可實現固體表面間近乎零摩擦、零磨損的相對滑動。這不是理論構想，而是已在實驗室反復驗證的真實突破，且中國在此領域已處于全球領先地位。

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這項根技術一旦成熟應用，或將重塑整個高端制造體系的基礎邏輯。它的潛力不在于某一款產品的升級，而是為所有運動系統提供全新的物理底層。

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實驗室中的自超滑

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公眾對“無摩擦”最直觀的聯想，或許并非來自教科書，而是劉慈欣在《三體》中描繪的“水滴”探測器。其表面原子被強相互作用力嚴密鎖定，形成一種超越常規材料極限的絕對平滑結構。

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在經典物理學教學中，“無摩擦”常作為理想化前提用于公式推導，被視為無法企及的理想狀態。然而，人類越是頻繁地借助假設來逼近它，越說明內心深處對其真實化的強烈渴望。

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自超滑技術的誕生，正是將這種科學幻想拉回現實操作臺的關鍵一步。它不是通過極致拋光減少粗糙度，而是在特定晶體結構與接觸條件下，使兩個固態界面在滑動過程中產生自我抵消的原子級作用力。

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即便沒有潤滑劑介入，甚至在常壓空氣中，也能達成摩擦系數趨近于零、磨損量幾乎不可測的狀態。這種現象打破了“接觸必有損耗”的常識。

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盡管聽起來違背直覺，但其原理并不神秘。摩擦本質上并非天然法則，而是微觀形貌相互咬合與粘附的結果。當兩表面的晶格排列呈現非公度關系——即周期性錯位、無法對齊時，原子間的橫向阻力在空間上相互平衡。

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宏觀表現不再是卡頓或發熱，而是異常順滑的滑移行為。這種結構性錯配，稱為“非公度接觸”，是觸發自超滑效應的核心條件之一。

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真正讓自超滑從數學模型走向實驗驗證的，是一系列里程碑式進展。上世紀八九十年代，國際學界初步提出結構超滑的概念，但多限于理論模擬與數值計算。

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2002年，鄭泉水研究團隊首次從理論上預測：碳納米管在特定取向下可能發生極低摩擦滑動。這一預言在數年后被實驗證實，標志著該領域進入可操控階段。

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2006年，該團隊成功觀測到微米尺度石墨片在大氣環境中實現穩定自超滑現象，并在此后多年持續優化實驗環境與測量手段，確保結果可重復、可量化。

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這一突破意義重大——意味著自超滑不再局限于超高真空或極低溫等極端條件，具備向工程場景遷移的可能性。

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也正是從那時起，摩擦學這門曾被認為趨于飽和的傳統學科，重新成為前沿科技競爭的新戰場。

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為什么摩擦并非不可戰勝

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為了幫助大眾理解自超滑機制，研究人員提出了一個貼近生活的類比：兩個塑料雞蛋托盤。若上下完全對齊，凸點嵌入凹槽，輕輕推動就會感受到明顯阻力。

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這種狀態即為“公度接觸”，也是日常生活中絕大多數摩擦產生的根源。幾乎所有機械運動都在對抗這種微觀層面的“卡槽效應”。

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但如果將其中一個托盤旋轉一定角度，使其凸起不再對應另一方的凹陷位置，滑動便變得輕松自如。此時雖仍緊密貼合，但阻力大幅下降。這就是“非公度接觸”的宏觀體現。

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將此圖像放大至原子層級，材料表面由規則排列的原子構成，如同無限延展的托盤陣列。當兩種材料的晶格周期不匹配時，彼此之間無法形成有效嚙合。

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原子間的作用力在不同方向上相互抵消，最終導致整體摩擦力急劇衰減，直至接近消失。

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當然，實際情況遠比托盤復雜。材料必須具備足夠高的剛性，以防止外力下發生塑性變形，破壞原有的錯位結構。

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同時，表面間相互作用力也不能過強，否則即使結構錯開，仍會被范德華力“黏住”，難以實現真正滑移。

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這些嚴苛要求解釋了為何自超滑長期停留在紙面推演階段——直到高性能材料與精密觀測技術的同步發展，才使之成為可能。

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一旦上述條件被同時滿足，摩擦就不再是機械設計中必須接受的宿命，而成為一個可通過材料選擇與結構設計主動調控的參數。

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這種范式轉變的意義，堪比超導現象對電阻的認知重構。過去我們只能“減摩”，現在我們開始學會“去摩”。

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正因如此，鄭泉水院士強調，自超滑并非局部優化工具，而是一種平臺型基礎技術。它不直接定義終端產品形態，卻決定整個機械生態的發展上限。

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自超滑改寫工業上限

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要體會自超滑的實際價值，不妨回顧一種逐漸淡出視野但仍具代表性的器件：機械硬盤。

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許多人認為硬盤速度落后源于技術陳舊，其實核心瓶頸之一正是摩擦問題。為避免磁頭與高速旋轉盤片直接接觸造成磨損，當前采用的是空氣動力懸浮技術。

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磁頭并不觸碰盤面，而是依靠盤片轉動產生的氣流漂浮在幾納米的高度上。這套方案雖解決了磨損難題，卻帶來了新的限制：距離越遠，讀寫精度越低，存儲密度也就越難提升。

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設想未來某一天，磁頭可直接貼合盤面運行，卻因自超滑特性而不產生摩擦與損耗，那么單位面積的信息容量將迎來數量級躍升。

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這不只是提速，更是對數據存儲架構的根本性重構。

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類似的應用前景廣泛存在于精密加工、航天器姿態調節、微型驅動器及仿生機器人等領域。

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許多高端裝備的失效原因并非材料斷裂，而是長期微動引發的累積性磨損。每一次微小摩擦都在悄悄引入誤差、消耗能量、縮短服役周期。

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哪怕僅減少百分之一的能量損失，在高頻運轉系統中也會轉化為顯著的性能增益。

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自超滑的價值正在于此——它從源頭切斷這些隱蔽卻致命的退化路徑。

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對于衛星和深空探測器而言，意味著更持久的姿態控制能力與更低的故障率；

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對于超精密機床來說，則代表著更高的重復定位精度與更少的人工干預；

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而對于微型機器人或可穿戴設備，它有望實現接近生物關節般的高效運動體驗。

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正是意識到其戰略意義，中國于2020年成立了全球首個專注于結構超滑研究的專業機構。

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深圳清華大學研究院超滑技術研究所的設立，不僅是科研布局的一環，更釋放出明確信號：這不是短期項目，而是面向未來三十年的技術儲備。

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這不是被動跟進，而是主動搶占基礎科學的戰略高地。

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在關于第四次工業革命的主流敘事中，各國紛紛聚焦人工智能、量子計算與基因編輯等顯眼賽道。

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但真正支撐這些高精尖技術落地的，往往是那些不起眼卻不可或缺的基礎能力。

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摩擦控制正是其中之一。它是連接理論創新與工程實現之間的隱形橋梁。

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誰能率先掌握自超滑的大規模制備與集成工藝，誰就有機會主導下一代高端制造產業鏈的話語權。

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結語

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真正的技術躍遷，往往不是由一聲驚雷開啟，而是由無數塊沉默的基石層層堆疊而成。自超滑正是這樣一項奠基性技術。

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它未必立刻出現在消費者的日常用品中，卻正在悄然提升整個工業文明的運行基線。

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當摩擦不再被默認為必然支出，當磨損不再是設備壽命的硬性天花板，人類對機械系統的想象邊界將被徹底拓寬。

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在這條通向極致效率的道路上，中國不再是技術潮流的追隨者，而是規則制定的參與者，甚至是領跑者。