科研方向

中心瞄准润滑材料及密封材料研究的国际前沿，面向国家重大需求，围绕材料学的基础科学问题，将材料学与润滑密封结合在一起，重点开展四个方向的研究：先进润滑材料、特种密封材料、材料表面/界面、功能纳米材料及应用。以期建设成为在国际润滑与密封领域具有重要影响、引领国际润滑与密封材料研究、支撑国家高技术装备及国防工业发展的润滑与密封材料及技术的研究中心。

1. 先进润滑材料

针对航空、航天、航海、冶金等高技术产业装备在高温条件下的苛刻服役环境，以及对运动部件的高稳定性和高可靠性要求，研制开发出新型高性能润滑和耐磨材料，阐明材料使役性能与其本征结构之间的内在关系，建立润滑材料的新设计理论与新制备方法。

（1）苛刻环境下耐磨材料设计、理论及应用。发挥难熔高熵合金作为潜在超高温长寿命耐磨材料的天然优势，利用第一性原理和分子动力学模拟，从电子和原子尺度上对耐磨材料进行模拟计算，研究不同高温工况下的摩擦学行为、润滑机理、功能退化与材料失效破坏机制等基础性科学问题，建立纳米尺度的润滑理论模型并用于指导高温耐磨材料设计制备。开发新型高耐磨性能高熵合金，考察其高温摩擦学性能（1000-1500℃），研究高温摩擦诱导下组织演变过程，阐明摩擦界面润滑介质生长机理，明晰耐磨难熔高熵合金成分-工艺-组织-性能间相互关联；基于模拟计算结果、原位TEM技术等建立从微观尺度到原子尺度组织结构特征与性能的构效关系，为新一代超高温长寿命耐磨材料的快速发展奠定理论基础。

（2）新型高温润滑剂开发、润滑机理及其应用。基于新颖的耐温分子结构以及多官能团性能协同作用，设计开发高温（>260℃）长效润滑的高性能润滑油（含基础油与添加剂），实现对合成液体润滑剂理化与润滑性能进行有效调控与优化；基于纳米复合物各组分性能协同作用，开发新一代纳米颗粒基高温润滑油添加剂。利用第一性原理和分子动力学模拟，从电子和原子尺度上对润滑油分子进行模拟计算，揭示润滑油分子结构和成分与润滑油粘度、抗剪切、热稳定性、抗氧化性等性能的关系规律；研究润滑油分子在摩擦界面的机械化学反应机理，阐明典型多工况条件多环境因素耦合条件下液体润滑材料的性能演化规律，揭示其“组分-合成工艺-本征性能”的关系，构建其“本征参数-工况环境-服役性能”的映射关系，取得高温润滑油的基础油及其添加剂的设计制备新原理和新方法，为实现高温润滑油性能突破提供基础理论和新材料支撑。

2. 特种密封材料

（1）密封功能材料与技术。针对航空航天等重大装备密封件在苛刻环境下的高耐磨性能以及高可靠性需求，开发新一代高性能特种密封材料，研究密封件材料在高温与低温下的摩擦学性能，发展摩擦激励作用下的密封端面热-固耦合模型，阐明极端工况下材料的组织演变规律，建立微纳米尺度下的润滑模型，构建“材料成分-工艺-组织-工况环境-使役性能”的映射关系。

（2）密封胶材料与技术。针对飞行器的各种贮箱、泵类、管路、阀门、密封舱和气压液压系统中的密封部位，设计并制备航空航天业要求特种密封材料，研究实际工况下材料的密封性能及服役状态。

3. 材料表面/界面

从材料表界面化学组分和微观结构两方面进行材料设计、构筑，研究表界面行为规律，在认识自然和材料表面仿生制备过程中凝练基本科学问题，发展工程技术。面向海工装备、深海探测通过表面化学结构和组分的协同作用，发展仿生海洋防污、防腐涂料等；面向高铁领域，发展防结冰涂层等；面向民用领域，发展防指纹、防凝露涂层等。

构筑自适应、智能化、多尺度自润滑表面，实现摩擦界面润滑性能的宏观智能化调控；开发单原子层石墨烯以及高熵合金基高性能表面涂层技术，揭示涂层“制备工艺-成分-本征性能-工况环境-服役性能”的内在关系，获取高强度、高硬度、高耐磨、高耐腐蚀表面的设计制备新原理和新方法。利用实验以及分子动力学模拟，研究摩擦界面机械化学反应机理，揭示在摩擦中压应力、剪应力诱导下摩擦膜的原位生长规律，阐明摩擦界面中分子的反应路径、能量势垒等，实现“分子结构/成分-摩擦副材料-服役工况-使役性能”的一体化设计，为开发新型摩擦界面材料建立理论基础。

4 功能纳米材料及应用

研究亚纳米尺度材料的可控合成及其自组装规律，特别是对亚纳米材料的结构、生长机理的认识，实现多重相互作用力诱导下的多级组装体的构筑，并探索新型功能材料的在润滑和密封领域的应用。从学习理解生物润滑出发，基于仿生和功能化设计相结合的理念，从分子级别对润滑材料进行组分设计，从微纳米尺度对润滑材料进行结构构筑；通过润滑性能优异的聚合物分子与功能性纳米颗粒相结合，实现仿生微纳米润滑体系的构建及功能化应用，重点开展其在润滑、摩擦调控及关节炎治疗等方面的研究。

（1）聚合物胶体颗粒的摩擦学性能研究，探索软物质胶体的表界面行为及润滑磨损性能，为其用于水润滑添加剂提供实验和理论基础。

（2）微纳米润滑添加剂的分子设计，将功能性基团(抗腐蚀、抗氧化、耐磨损以及特异性蛋白等)引入润滑分子的设计，实现润滑添加剂的功能化应用。

（3）微纳米润滑添加剂的结构设计，通过有机无机杂化和高分子聚合等手段，实现润滑添加剂在微纳米尺度的结构调控。如将聚合物分子刷与功能性无机纳米颗粒杂化，实现润滑与功能的有效组合。

（4）界面摩擦调控研究，通过引入刺激响应基团和界面修饰，实现滑移界面的摩擦调节和控制，希望在分子设计调控摩擦和化学性质调控摩擦方面做出创新性和探索性成果，该研究有望在智能传感器、微流体器件、可控传动装置等领域得到重要应用。