报告题目：装备界面能量耗散机理与应用

报告人：刘大猛（清华大学，副教授）

报告时间：9月26日上午10:00

报告地点：华南理工大学广州国际校区A2b栋2楼会议室

主办单位：材料科学与工程学院

报告人简介：刘大猛，清华大学机械工程系、高端装备界面科学与技术全国重点实验室，长聘副教授、研究员、博士生导师。国家级人才，长期从事高端装备界面能量耗散、检测、调控的机理与技术应用研究，创新了微结构的电声子能量耗散调控技术和超快光谱视觉技术，研制了多型高功率密度驱、传动基础件与高分辨质检装备，在航空、运载和核电等高技术领域获得成功应用；发表论文92篇，其中SCI收录85篇（含NC、AM等）；授权发明专利45件（含2件美国和英国专利）；获软著 12 件；完成技术转移成果2项，总额 740 万。获2022年北京市自然科学二等奖（排1）、2023天津市科技发明一等奖（排1）、北京高等学校青年英才计划等。

报告摘要：全球约30%的一次能源被摩擦消耗，而磨损则导致约80%的机械零部件失效，工业化国家因此损失的GDP平均在2-7%之间。摩擦耗散是将有用的机械能转化为无用的热能等形式的能量过程，当前摩擦学领域的研究热点是从能量角度探索摩擦的起源，创新摩擦界面设计、检测和加工技术，以减少摩擦和磨损。然而，由于摩擦能量耗散的微观过程主要由电子和声子动力学主导，这些过程通常发生在飞秒至纳秒的超快时间尺度上，导致在摩擦学领域的探测难度极大。因此，从能量耗散的角度揭示摩擦起源成为了一个巨大的挑战。经过十余年的研究，项目组围绕“摩擦能量耗散机理与界面调控”的科学问题展开了一系列研究。

1. 揭示了摩擦界面中电子、声子及微观结构的耗散机制，构建了电声耦合耗散的摩擦定量预测模型。通过量子点放大电子能量耗散信号，明确了摩擦界面微观能量耗散的路径；同时构建了电子-空穴对复合的能量耗散模型，揭示了超快摩擦中电子能量耗散的机制，并提出了基于电子能量耗散的超滑主动设计方法。

2. 研发了“高分辨原位实时摩擦能量耗散测量系统”的电声子模块，实现了飞秒级及毫电子伏级能量耗散的实时在线检测。并通过超高时空分辨率的飞秒瞬态吸收成像系统与高分辨率非接触摩擦能量耗散检测技术的结合，成功实现了界面超快能量耗散过程的直接成像，时间分辨率高达100飞秒。

3. 创新了摩擦界面中缺陷相关的能量耗散调控技术。通过研究摩擦界面缺陷的演化机制，发现缺陷能够捕获激发态电子，显著缩短电子-空穴对的复合寿命，减少电子/空穴对的扩散距离，从而增加能量耗散的新机理。这一发现为理解高端装备界面的能量耗散机制，调控耗散速率提供了重要的机制支持。

4. 在工程应用方面，项目组揭示了航空子午线轮胎成型过程中橡胶-金属界面能量耗散的机制，发明了航空子午线轮胎成型的新技术、检测方法和制造装备。通过建立载荷、速度和变形相关的界面能量耗散模型，支持了航空子午线轮胎成型技术的创新研发，突破了带束层高效高精度缠绕成型的技术瓶颈，实现了缠绕速度达30m/min的高速复杂曲线成型。此外，发明了高速重载的多工况检测技术，检测速度高达640km/h，突破了国际上仅能检测单一道面的限制。最后，成功研制出国内首台全自动航空子午线轮胎成型设备，生产效率达12条/日，合格率高达99%。