零摩擦量子发动机问世 挖掘机会更强？

日前有媒体报道，美国洛斯阿拉莫斯国家实验室和英国皇后大学的物理学家设计出一种零摩擦运转的发动机，利用某种量子捷径的优势来做功。

发动机特别是内燃机，在日常生活中有着广泛的应用。天津大学内燃机燃烧学国家重点实验室副教授、博士梁兴雨说：“市面上的轿车、卡车以及机械工程领域用的挖掘机、铺路机器等，基本都是由内燃机驱动的。对于人们的实际生活而言，发动机技术的进步对于汽车行业的影响巨大。”

零摩擦发动机或可用于驱动细胞复活

“在传统的往复活塞式发动机中，零摩擦是不可能实现的，因为有接触就会有摩擦。”梁兴雨说。

对于国外科学家的发明，梁兴雨说在量子级别是有可能实现零摩擦的。“这种发动机是微观层面的，属于亚微米级别的，要在分子和原子范围内才做得出来。我们知道，原子是由原子核和电子构成的，电子围绕原子核在高速旋转时就基本属于零摩擦状态。但如果以这种量级来计算，发动机的实际功率能有多大？我觉得也只能应用在微观领域，如驱动细胞的复活和成长，但这种理论体系的构建，还是有很大积极意义的。”梁兴雨告诉记者。

发动机进步促使汽车向小型化、轻型化发展

发动机自诞生以来，在技术方面已经有了长足进步，但据梁兴雨说，在降低摩擦方面并没有太大的成效。现在比较新的技术，基本也是通过改进润滑油的配置和机器结构来降低摩擦。“减少摩擦后，燃烧转化成的能量会更集中地应用于推动装置运行，从而达到节能的目的。在实际应用中，节能其实是目前发动机面临的两大问题之一，其关键不是降低摩擦，而是提高燃料的利用率。”梁兴雨说。

据梁兴雨介绍，天大内燃机燃烧学实验室已经走过了半个世纪的历程，其不少科研成果都曾经显著提高了内燃机的效率，如现为中国科学院院士的史绍熙教授在上世纪七八十年代发明的复合式燃烧系统，如近些年由苏万华教授牵头的“柴油机混合率与化学反应协同控制”研究。“天津大学牵头并联合清华大学、上海交通大学等八所高校开展了‘973计划’，寻求提高燃烧率的新途径、寻找石油燃料替代途径并控制废弃物的排放，这和国际研究是同步的。传统柴油机的燃烧效率是38%到40%，但经过两轮‘973计划’，柴油机样机燃烧率已经接近50%了。”梁兴雨说。

零摩擦量子发动机

梁兴雨用人们熟悉的场景，描述了发动机摩擦降低、燃料燃烧率提高所带来的改变。“原来的老红旗轿车，排量在3.6升左右，行驶100公里需要17到18升油，而现在的普通小汽车，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，节能效果很明显。而减排和节能几乎是同时的，以前汽车在单位距离内的油耗多，排放出的废气和颗粒物自然也多。比如最早的柴油机，不仅产生大量的颗粒物，还冒黑烟，这种现象如今几乎见不到了。”梁兴雨说，“从普通百姓的角度看，发动机进步最明显的体现就是在汽车领域。如今，发动机的进步使得汽车变得小型化、轻型化，向着快速、高效发展。”

在节能之外，减排是如今发动机面临的又一重要问题。“发动机燃烧产生颗粒物和氮氧化物，美国等国家使用废气再循环技术，同时降低发动机内的两种物质，欧洲则先采取措施降低机内的颗粒物，然后用喷洒尿素的方法，在机外还原氮氧化物。我国的排放法规用的是欧洲体系，但是对于排放物的控制，如果采取欧洲方式，所涉及的就不仅仅是技术问题，还有配套问题，如尿素供应站的建设等方方面面的问题。”梁兴雨说。