西南交通大學摩擦學研究所

上個世紀八十年代初，老一代摩擦學專家創建了以鐵路系統摩擦學問題研究為主的摩擦學實驗室。1997年，在該實驗室的基礎上成立了摩擦學研究所，是牽引動力國家重點實驗室和材料先進技術教育部重點實驗室的主要組成部分。摩擦學研究所現有辦公、實驗室面積逾2000平米，其中包括超凈實驗室150平米

摩擦學研究所擁有一支具有多學科交叉特點的研究團隊，研究人員分別具有機械、材料、力學、化學等專業背景。實驗室目前共有在職固定人員18人，其中教授10人（博導10人）、副高5人、講師1人；其中包括：中組部特聘教授1人、教育部長江學者特聘教授2人、國家傑出青年基金獲得者2人、教育部新世紀優秀人才4人、全國百篇優秀博士論文獲得者1人。研究所目前主要從事微動磨損和微動疲勞、生物製造與生物摩擦學、微納製造與納米摩擦學、輪軌摩擦學、力學（含分子力學）、摩擦振動與雜訊等方面的課題研究。

自1997年成立以來，摩擦學研究所獲國家級獎項3項，省部級獎4項；發表學術論文近200餘篇，其中SCI收錄論文80餘篇；出版學術專著8部；獲中國發明專利近百項。

摩擦學研究所年均招收碩士研究生約40名，博士研究生10名，現有在讀研究生150餘人。已培養了一大批研究生，已出站博士后2人，畢業博士20餘人。1篇博士論文獲全國優秀博士學位論文，5篇博士論文獲省優秀博士論文。

摩擦學研究所目前已經於美國、法國、英國等國家的一些高校或研究單位建立長期合作關係，並開展了互派研究人員（含博士生）進行交流學習。現主要的合作單位有：法國里昂中央大學、巴黎高等師範學校、英國伯明翰大學、利茲大學、美國賓州州立大學、澳大利亞Deakin University、NSW University、日本National Institute of Materials Research、加拿大University of Laval、香港科技大學、香港中文大學、清華大學、上海交通大學、西安交通大學等。

近五年來，承擔各類科研課題40多項，包括973計劃項目、國家自然科學基金重大和重點項目、國家創新研究群體基金（全國高校機械工程領域第一個國家創新學術團隊）和傑出青年基金以及大量國際合作和企業合作項目，研究成果對促進科學技術進步和國民經濟發展做出了重要貢獻，成為國內摩擦學與微納製造領域重要的科學研究和人才培養基地。

（1）微動及微動疲勞研究

按球/平面接觸模型，微動可分為切向微動、徑向微動、扭動微動和轉動微動4種基本運行模式。扭動微動和轉動微動是指在交變載荷下接觸副接觸界面發生微幅扭動或轉動的相對運動。扭動、轉動微動現象大量存在於現代工業和生物醫學中。針對航空航天、核反應堆、高速鐵路、電力電子裝備等現代工業中出現的大量微動失效問題，研究不同微動模式下的運行機制、損傷規律及其防護技術。近20年來，本方向針對切向微動、徑向微動、複合微動做了大量的工作。

主要研究內容包括：扭動微動；轉動微動；切向微動、徑向微動和複合微動研究、微動疲勞裝置開發；微動對疲勞的影響。

（2）鐵路摩擦學研究

輪軌關係是鐵路運輸中最基礎、最複雜的科學問題，輪軌摩擦學主要從事高速與重載鐵路輪軌關係中的摩擦學問題研究，主要包括輪軌磨損、疲勞、粘著、鋼軌波磨及預防措施研究。

研究內容包括：鋼軌波磨研究；輪軌磨損與疲勞損傷；輪軌粘著特性研究；鋼軌打磨技術。

（3）生物摩擦學與生物製造研究

隨著人類平均壽命的提高，牙齒磨損引發的諸多問題日益凸現。了解人體天然牙的摩擦學特性可以為牙齒過度磨耗的臨床防治、仿生牙科材料開發和仿生摩擦學設計提供重要理論基礎和關鍵技術支持。由於疾病、外傷、老化等原因，大量植入體應用於人體器官的固定、修復和替代之一。研究人體骨組織的微動摩擦學行為，微動是造成植入體早期失效的重要原因，對豐富與發展生物摩擦學理論，指導新型修復材料的臨床應用和開發均具有重要意義。

主要研究內容包括：健康恆牙的摩擦學特性；增齡性變化；四環素牙的摩擦學特性；人牙的酸蝕特性；人牙的微觀摩擦學特性；人皮質骨微動研究；皮膚往複滑動摩擦行為研究。

（4）微觀磨損及其防護研究

微觀磨損問題廣泛存在於微機電系統當中，成為制約其發展的關鍵因素；微機電系統典型的材料包括單晶硅、NiTi合金、玻璃、石英等。

主要研究內容包括：粘著力對微觀磨損的影響；單晶硅的微觀磨損研究；表面改性對微觀磨損的防護；硬膜（DLC、N-Al-Ti、SiNx薄膜等）的防性能及機理研究；軟膜（自組裝膜等）的防性能及機理研究；NiTi合金的耐磨表面改性研究。

（5）微納米製造研究

器件的不斷微型化給現代納米加工技術帶來巨大挑戰。傳統光刻技術的局限性逐漸凸顯，探索和開發新的硅基納米加工技術迫在眉睫。

主要研究內容包括：表面微納米級凸結構的加工（適於單晶硅、石英等脆性材料表面）；微納米級凸結構的加工機制。

（6）高速弓網載流摩擦磨損研究

隨著列車運行速度的提高，接觸線和受電弓滑板材料之間的滑動磨損十分突出，嚴重影響了其使用壽命。接觸線和受電弓滑板通過高速滑動傳導大電流，工作條件惡劣。目前，對接觸線和受電弓滑板材料異常磨損的機理認識不足，影響了長壽命接觸線和受電弓滑板材料的發展。目前研究進展是：發現高溫是導致接觸線和受電弓滑板材料異常磨損的主要因素；電弧燒蝕是接觸線和滑板材料異常磨損的另一個主要因素。

（7）摩擦振動和雜訊的研究

摩擦振動和雜訊是指由於摩擦而引起的系統振動和雜訊。目前，國際上主要研究摩擦尖叫振動和雜訊。所謂尖叫振動，是指振動系統在摩擦的切向和法向的振動是相互耦合的。

主要研究內容包括：摩擦力時間滯后現象，首次提出了摩擦力時滯尖叫雜訊模型；揭示了鐵路輪軌系統摩擦振動與鋼軌波磨和車輪多邊形磨耗機理。

（8）力學（含分子力學）研究

主要研究內容包括：工程力學；細觀力學；單分子界面黏附機制研究；單分子彈性機制揭示；發現了單分子在不同溶液中的結構轉變，在一定程度上揭示了進化論本質。

（僅統計百萬元以上設備；括弧中註明主要功能）：

1.Seiko環境可控的原子力顯微鏡（微觀磨損測試、微觀形貌分析）；

2.Hitachi環境可控的原子力顯微鏡（形貌掃描、粒度分析、導電性能等）；

3.Hysitron原位納米力學測試系統（低載下原位划/壓痕及機械性能測試、三維形貌表徵）；

4.CSM納米划/壓痕儀（高載下划/壓痕及機械性能測試）；

5.MTS多功能微摩擦及表面分析儀（高載下划/壓痕及機械性能測試）；

6.電液伺服疲勞試驗機（微動測試）；

7.通用摩擦磨損試驗機（宏觀摩擦測試）；

8.PLINT高溫微動磨損試驗機（高溫微動測試）；

9.CETR多功能摩擦磨損機（2台；各種形式下的摩擦學測試）；

10.JD-1輪軌模擬試驗機（用於輪軌摩擦磨損測試）；

11.JD-2軌模擬試驗機（用於輪軌摩擦磨損測試）；

12.Nanomap三維形貌儀（三維形貌表徵）；

13.島津疲勞試驗機（各種疲勞性能測試）；

14.截流（帶電）摩擦磨損試驗機（主要用於鐵路弓網系統測試）；

15.多點接觸摩擦誘導納米加工系統（大面積微納米製造）；

16.單分子力譜儀（2台）；

17.掃描電鏡（校內共享設備）；

18.JEM-2100F場發射透射電鏡透射電鏡（含離子減薄；校內共享設備）