刘维民院士：润物无声 强装利器——润滑材料在高端装备中的战略地位

文章刊登于《中国科技产业》杂志

202605期“院士专论”

在现代高端装备体系中，润滑材料已不再仅是传统意义上的消耗性辅料，而是支撑高端装备性能、寿命与可靠性的核心关键材料。无论是高速机动的战斗机、远洋航行的核动力舰船，还是高原极寒环境中的装甲车辆、精密航天器，润滑材料在极端工况下都发挥着不可替代的作用。它不仅减少摩擦与磨损、延长装备寿命，更在降低噪声、提升机动性和保障高效作战能力方面具有战略意义。可以毫不夸张地说，现代高端装备的可靠性与战技能力表现，高度依赖于润滑材料的性能与应用水平。正因如此，世界主要军事强国纷纷将高端润滑材料列为关键技术之一，在研发投入和产业布局上不遗余力。

随着高端装备向高性能化、轻量化和智能化发展，润滑材料的战略地位日益突出。例如，航空发动机轴承需承受数百摄氏度高温与巨大离心力，舰船动力系统长期处于高盐雾和波浪冲击中，航天器则面临超高真空、极低温与剧烈温差的考验。润滑材料通过在部件表面形成稳定均匀的润滑膜，以显著降低摩擦系数、减少磨损与疲劳，并提升能量传递效率，从而保障高端装备在高负荷、长周期服役条件下的高效运行。高性能润滑材料还能抑制腐蚀、阻止微观粘结与疲劳裂纹扩展，从根本上延长装备寿命，提升作战保障能力。当代空天装备强调强动力与高机动性，发动机转速不断提升，齿轮与传动系统承受的负荷日益严苛，系统频繁启停成为常态。例如，第四代战斗机的大推力涡扇发动机在作战任务中，其高压压气机前的齿轮传动系统转速可在数秒内从慢车状态的每分钟数千转急剧攀升至最大状态的每分钟两万余转，同时伴随燃气温升超过500℃。这种极端的转速跃变与热冲击，使得润滑膜面临瞬间破裂风险，若润滑材料的极压抗磨性和抗剪切稳定性不足，将直接导致齿轮齿面胶合或轴承烧蚀，进而引发重大故障。在此背景下，润滑材料的性能直接决定了装备的功率释放效率、可靠性与运行寿命，同时还要求能在复杂热应力场与多物理场耦合作用下保持稳定。此外，隐身化需求对润滑材料提出了更高要求——高效润滑材料可有效降低摩擦噪声、抑制振动传播，从而提升装备的隐蔽性与战场生存能力。面向无人系统、深海装备、空间装备及高超声速飞行器等新型作战平台，润滑材料还需适应远超传统工况的极端环境，如超高真空、强辐射、原子氧侵蚀等，这对其性能创新和跨学科融合设计提出了更高标准。可以认为，没有高性能润滑材料的支撑，现代化高端装备的战技性能将大打折扣，甚至无法完成既定作战任务，润滑材料的技术水平已经成为衡量一个国家高端装备自主保障能力的重要标尺。

从国际发展来看，润滑材料研究持续取得重大突破。高性能合成润滑油已广泛使用，酯类、聚α-烯烃、全氟聚醚等合成基础油在高温稳定性、低温流动性、抗氧化性等方面表现卓越，成为航空发动机和舰船动力系统的主流选择。固体润滑材料如二硫化钼、石墨、氮化硼等在空间设备和精密仪器中发挥关键作用，能够在真空、极端温差和高载荷下提供可靠润滑。新型纳米材料和二维材料的出现，为超低摩擦和超高耐磨提供了新思路，也推动了界面润滑机理研究的深入。我国虽在航空润滑油、高温润滑脂等领域取得显著进展，成功应用于多种型号的航空发动机和地面装备，但在高端基础油的自主可控、核心添加剂的分子设计与长期服役可靠性等方面仍存差距。部分高端润滑材料仍依赖进口，存在供应链风险。因此，加快自主创新与核心技术突破，是我国润滑材料发展和国防现代化建设的关键方向。

当前，润滑材料的发展呈现出绿色化、智能化和长寿命化的趋势。军用装备对其要求不仅在于性能本身，更强调全寿命周期管理——降低更换频率、减少后勤压力、提升作战持续性。特别是在远程作战和孤立作战环境下，频繁更换润滑材料既不现实也不安全，因此长寿命润滑材料成为重点发展方向。为响应环保与可持续发展要求，润滑材料正向低毒、可降解、长寿命方向发展。生物基润滑油、低灰添加剂体系、环保型润滑脂成为研究热点。通过优化配方与材料结构，可显著延长润滑材料使用周期，减少资源消耗。先进材料技术的发展，将使未来装备更依赖高稳定性、耐久性与环境友好性的润滑材料，从而实现性能、可靠性与绿色国防建设的统一。

展望未来，润滑材料的发展必须深入基础理论与作用机理研究，推动从“经验试错”向“科学设计”的转变。传统研发依赖试验积累与工程经验，已难以满足现代装备对高性能、高可靠性和极端环境适应能力的需求。必须从摩擦学基础出发，系统研究摩擦与润滑过程中的本质规律。借助多尺度模拟方法，从原子到宏观尺度解析摩擦界面动态演化过程；结合原位表征与先进表面分析手段，实时捕捉界面微观结构与化学反应行为，深入揭示润滑膜的形成、演变与失效机制，为分子结构设计与性能优化提供理论支撑。

与此同时，构建自主可控的润滑材料体系尤为重要。尤其是在基础油和关键功能添加剂方面，应加强核心技术攻关，实现从基础原料、分子设计到制备工艺及应用验证的全链条自主可控。这不仅有助于提升材料性能与稳定性，也能够在复杂国际环境中保障关键材料的供应安全，避免对外依赖带来的风险。还应同步完善相关标准体系与质量评价机制，提高产品一致性与长期可靠性，推动润滑材料产业向高端化发展。建立更加严格的润滑材料认证制度，模拟真实服役环境下的极端工况测试，确保每一批次的润滑材料都能达到预期的性能指标。只有形成完整的自主产业链和标准体系，才能真正掌握高性能润滑材料的主导权。在具体的技术手段方面，数据驱动与人工智能为润滑材料研发提供了新路径。通过构建材料数据库并结合机器学习算法，可对不同配方与工况下的性能进行快速预测与筛选，显著缩短研发周期、降低试验成本。人工智能还能挖掘复杂体系中的内在规律，辅助理解多因素耦合机制，实现更高效、精准的材料设计，也为我国在润滑材料领域实现“弯道超车”提供了技术可能。

随着装备向智能化方向发展，润滑系统本身也将实现智能化升级。未来，通过在关键部位嵌入传感器，结合实时监测与数据分析技术，可对润滑材料状态进行动态评估，并根据环境与工况变化自适应调节，甚至实现自修复或自补给功能。这种智能化润滑模式将显著提升装备运行的安全性、可靠性与保障能力，为复杂工况下的稳定运行提供有力支撑。未来的润滑系统将不再是被动的功能单元，而是具备感知、分析与响应能力的主动系统。面向深空、深海、高超声速飞行和无人作战等新域作战需求，润滑材料正面临前所未有的挑战。如高超声速飞行器中，润滑材料不仅要承受超过1000℃的高温，还要在超音速气流冲刷下保持稳定，传统润滑剂难以胜任，必须发展新型陶瓷基或金属基固体润滑复合材料。这些极端环境下的润滑技术，是未来新型装备研制成功的关键瓶颈之一。

润滑材料在高端装备中扮演着不可替代的角色，虽“润物无声”，却直接关系到装备性能与作战安全，堪称“强装利器”。在全球科技竞争日益激烈的背景下，推动润滑材料技术突破、提升自主创新能力和装备可靠性，已成为国家战略的重要任务。唯有通过基础研究与产业创新的深度融合，持续积累技术经验并不断攻关，才能在这一关键领域实现“并跑”“领跑”，乃至核心技术的“超越”。未来十到二十年，将是润滑材料技术发生革命性变革的关键时期，我们必须抓住机遇，集中优势力量，在基础理论、关键材料、智能应用三个层面协同发力，为国防现代化建设提供坚实可靠的润滑保障。