零摩擦量子發(fā)動機問世 汽車會更強？

日前有媒體報道，美國洛斯阿拉莫斯國家實驗室和英國皇后大學的物理學家設(shè)計出一種零摩擦運轉(zhuǎn)的發(fā)動機，利用某種量子捷徑的優(yōu)勢來做功。

發(fā)動機特別是內(nèi)燃機，在日常生活中有著廣泛的應(yīng)用。天津大學內(nèi)燃機燃燒學國家重點實驗室副教授、博士梁興雨說：“市面上的轎車、卡車以及機械工 程領(lǐng)域用的挖掘機、鋪路機器等，基本都是由內(nèi)燃機驅(qū)動的。對于人們的實際生活而言，發(fā)動機技術(shù)的進步對于汽車行業(yè)的影響巨大?！?/P>

零摩擦發(fā)動機或可用于驅(qū)動細胞復活

“在傳統(tǒng)的往復活塞式發(fā)動機中，零摩擦是不可能實現(xiàn)的，因為有接觸就會有摩擦?！绷号d雨說。

對于國外科學家的發(fā)明，梁興雨說在量子級別是有可能實現(xiàn)零摩擦的?！斑@種發(fā)動機是微觀層面的，屬于亞微米級別的，要在分子和原子范圍內(nèi)才做得出 來。我們知道，原子是由原子核和電子構(gòu)成的，電子圍繞原子核在高速旋轉(zhuǎn)時就基本屬于零摩擦狀態(tài)。但如果以這種量級來計算，發(fā)動機的實際功率能有多大？我覺得也只能應(yīng)用在微觀領(lǐng)域，如驅(qū)動細胞的復活和成長，但這種理論體系的構(gòu)建，還是有很大積極意義的。”梁興雨告訴記者。

發(fā)動機進步促使汽車向小型化、輕型化發(fā)展

發(fā)動機自誕生以來，在技術(shù)方面已經(jīng)有了長足進步，但據(jù)梁興雨說，在降低摩擦方面并沒有太大的成效?，F(xiàn)在比較新的技術(shù)，基本也是通過改進潤滑油的 配置和機器結(jié)構(gòu)來降低摩擦。“減少摩擦后，燃燒轉(zhuǎn)化成的能量會更集中地應(yīng)用于推動裝置運行，從而達到節(jié)能的目的。在實際應(yīng)用中，節(jié)能其實是目前發(fā)動機面臨的兩大問題之一，其關(guān)鍵不是降低摩擦，而是提高燃料的利用率?！绷号d雨說。

據(jù)梁興雨介紹，天大內(nèi)燃機燃燒學實驗室已經(jīng)走過了半個世紀的歷程，其不少科研成果都曾經(jīng)顯著提高了內(nèi)燃機的效率，如現(xiàn)為中國科學院院士的史紹熙 教授在上世紀七八十年代發(fā)明的復合式燃燒系統(tǒng)，如近些年由蘇萬華教授牽頭的“柴油機混合率與化學反應(yīng)協(xié)同控制”研究。“天津大學牽頭并聯(lián)合清華大學、上海交通大學等八所高校開展了‘973計劃’，尋求提高燃燒率的新途徑、尋找石油燃料替代途徑并控制廢棄物的排放，這和國際研究是同步的。傳統(tǒng)柴油機的燃燒效率是38%到40%，但經(jīng)過兩輪‘973計劃’，柴油機樣機燃燒率已經(jīng)接近50%了。”梁興雨說。

梁興雨用人們熟悉的場景，描述了發(fā)動機摩擦降低、燃料燃燒率提高所帶來的改變?！霸瓉淼睦霞t旗轎車，排量在3.6升左右，行駛100公里需要 17到18升油，而現(xiàn)在的普通小汽車，排量大部分是1.6升或者2.0升，百公里的油耗七八升，降低了60%左右，節(jié)能效果很明顯。而減排和節(jié)能幾乎是同 時的，以前汽車在單位距離內(nèi)的油耗多，排放出的廢氣和顆粒物自然也多。比如最早的柴油機，不僅產(chǎn)生大量的顆粒物，還冒黑煙，這種現(xiàn)象如今幾乎見不到了?！?梁興雨說，“從普通百姓的角度看，發(fā)動機進步最明顯的體現(xiàn)就是在汽車領(lǐng)域。如今，發(fā)動機的進步使得汽車變得小型化、輕型化，向著快速、高效發(fā)展。”

在節(jié)能之外，減排是如今發(fā)動機面臨的又一重要問題?！鞍l(fā)動機燃燒產(chǎn)生顆粒物和氮氧化物，美國等國家使用廢氣再循環(huán)技術(shù)，同時降低發(fā)動機內(nèi)的兩種 物質(zhì)，歐洲則先采取措施降低機內(nèi)的顆粒物，然后用噴灑尿素的方法，在機外還原氮氧化物。我國的排放法規(guī)用的是歐洲體系，但是對于排放物的控制，如果采取歐 洲方式，所涉及的就不僅僅是技術(shù)問題，還有配套問題，如尿素供應(yīng)站的建設(shè)等方方面面的問題?！绷号d雨說。