零摩擦量子發動機問世 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計出一種零摩擦運轉的發動機，利用某種量子捷徑的優勢來做功。

發動機特別是內燃機，在日常生活中有著廣泛的應用。天津大學內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 程領域用的挖掘機、鋪路機器等，基本都是由內燃機驅動的。對于人們的實際生活而言，發動機技術的進步對于汽車行業的影響巨大。”

零摩擦發動機或可用于驅動細胞復活

“在傳統的往復活塞式發動機中，零摩擦是不可能實現的，因為有接觸就會有摩擦。”梁興雨說。

對于國外科學家的發明，梁興雨說在量子級別是有可能實現零摩擦的。“這種發動機是微觀層面的，屬于亞微米級別的，要在分子和原子范圍內才做得出 來。我們知道，原子是由原子核和電子構成的，電子圍繞原子核在高速旋轉時就基本屬于零摩擦狀態。但如果以這種量級來計算，發動機的實際功率能有多大？我覺得也只能應用在微觀領域，如驅動細胞的復活和成長，但這種理論體系的構建，還是有很大積極意義的。”梁興雨告訴記者。

發動機進步促使汽車向小型化、輕型化發展

發動機自誕生以來，在技術方面已經有了長足進步，但據梁興雨說，在降低摩擦方面并沒有太大的成效。現在比較新的技術，基本也是通過改進潤滑油的 配置和機器結構來降低摩擦。“減少摩擦后，燃燒轉化成的能量會更集中地應用于推動裝置運行，從而達到節能的目的。在實際應用中，節能其實是目前發動機面臨的兩大問題之一，其關鍵不是降低摩擦，而是提高燃料的利用率。”梁興雨說。

據梁興雨介紹，天大內燃機燃燒學實驗室已經走過了半個世紀的歷程，其不少科研成果都曾經顯著提高了內燃機的效率，如現為中國科學院院士的史紹熙 教授在上世紀七八十年代發明的復合式燃燒系統，如近些年由蘇萬華教授牽頭的“柴油機混合率與化學反應協同控制”研究。“天津大學牽頭并聯合清華大學、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。傳統柴油機的燃燒效率是38%到40%，但經過兩輪‘973計劃’，柴油機樣機燃燒率已經接近50%了。”梁興雨說。

梁興雨用人們熟悉的場景，描述了發動機摩擦降低、燃料燃燒率提高所帶來的改變。“原來的老紅旗轎車，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，節能效果很明顯。而減排和節能幾乎是同 時的，以前汽車在單位距離內的油耗多，排放出的廢氣和顆粒物自然也多。比如最早的柴油機，不僅產生大量的顆粒物，還冒黑煙，這種現象如今幾乎見不到了。” 梁興雨說，“從普通百姓的角度看，發動機進步最明顯的體現就是在汽車領域。如今，發動機的進步使得汽車變得小型化、輕型化，向著快速、高效發展。”

在節能之外，減排是如今發動機面臨的又一重要問題。“發動機燃燒產生顆粒物和氮氧化物，美國等國家使用廢氣再循環技術，同時降低發動機內的兩種 物質，歐洲則先采取措施降低機內的顆粒物，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問題，還有配套問題，如尿素供應站的建設等方方面面的問題。”梁興雨說。