吕晋军教授基金面上项目获评国家自然科学基金结题项目“A”等

我院吕晋军教授主持的国家自然科学基金面上项目《空间环境用Ag-MoS2系电刷的预磨合、润滑与失效机理》(51775434)顺利结题,结题报告获A等。2022817-19日,课题组成员受邀参加了国家自然科学基金委机械工程学科在吉林大学举办的《设计与制造前沿国际会议》,并开展了学术交流等活动。

作为西北大学在机械工程学科获得资助的第一个国家自然科学基金面上项目,该项目以空间机构关键技术之一的电刷/滑环的低摩擦、长寿命为目标,旨在研究行之有效的固液预磨合技术,并揭示其中的润滑与失效机理。该项目在基础研究、技术积累与改进、人才培养、交流合作等方面均取得了良好的成效,对我院电接触摩擦学的建设很有帮助。项目已发表论文7篇(SCI期刊论文5篇,一区Top期刊4篇,三区期刊1篇;中文核心期刊(EI2篇)。在人才培养方面,2名博士研究生、5名硕士研究生先后参与了相关研究工作。1名硕士研究生转博,3名硕士研究生已获得硕士学位。在西安创联超声技术有限公司等三家企业进行了项目成果转化与应用。

Ag-MoS2系电刷材料的典型显微结构

TEM显示Filmy layer的微观结构:铜-石墨烯杂化结构


项目成果科普性介绍

电刷/滑环具有传递功率和信号的作用。与日常生活中常见的接触不良现象一样,润滑不良会导致电刷/滑环接触不良,对功率与信号的传输产生影响;产生严重磨损甚至大量磨屑。中学里学到的滑动变阻器,是一种与电刷/滑环有些类似的装置。长期使用后的滑动变阻器,金属丝表面可见明显的磨损。一旦产生严重磨损,一则,降低电刷/滑环的寿命,影响航天器正常工作;二则,由于太空中的航天器处于微重力或失重状态,磨屑会到处乱跑,对航天器的安全产生威胁。有读者可能会问:既然有无刷电机,那么,电刷/滑环是否为必要的组件?答案是:过去,电刷/滑环是不可替代的。现在,在某些环境下电刷/滑环仍然是不可替代的。还有读者问:未来的革新性技术是什么?回答是:未来,滚环也许会逐步替代滑环。

随着人们在太空探索、智能工厂、物联网等方面的不断进步,电接触摩擦学所起到的保障作用必将发挥的淋漓尽致。