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纳米量级上探索微观世界奥秘(讲述·弘扬科学家精神)(2)

1988年,张治军在参加全国光电化学会议时,听了一个关于纳米材料小尺寸效应的报告。“材料在纳米尺寸时会表现出许多奇异特性,一下子就激发了我的好奇心。”张治军回忆说。

1992年夏天,张治军在中国科学院兰州化学物理研究所结识了研究润滑材料的张军教授。听说张治军在研究纳米材料,张军也十分感兴趣:“能否把纳米材料添加到润滑油中?”后来,在张军的引荐下,张治军考取了兰州化学物理研究所的博士研究生,研究方向正是纳米润滑材料。

“这对我来说是一个很大的挑战。”张治军介绍,因为具有润滑性能的纳米金属或金属化合物材料放入润滑油中,极易团聚成大颗粒并沉淀下来,难以作为润滑油添加剂使用。张治军尝试用化学方法合成纳米颗粒,在颗粒由小到大的生长过程中,用油溶性化合物包覆在纳米颗粒表面,从而让这些颗粒在润滑油中稳定分散。纳米颗粒大大提高了润滑油的抗磨性能,并具有磨损自我修复功能。

实验取得了成效,但在大规模生产中,却遇到了瓶颈:无机固体颗粒在水相中与有机化合物很难均匀有效碰撞,无法实现均匀的反应。没有生产装置来解决这个问题,怎么办?

“干脆我们自己研发反应器”,张治军决定从制作固—液反应器入手,解决这一难题。经过上万次的现场实验,张治军带领团队发明的管线式微梯度乳化反应关键设备,终于实现了纳米杂化材料生产过程的微梯度传质传热,纳米润滑材料得以稳定大规模生产。多年前在心中深埋的种子,终于开花结果。

2020年1月,张治军主持的“高性能节能抗磨纳米润滑油脂关键技术与产业化”项目摘得2019年度国家技术发明奖二等奖。“这项技术解决了行业发展中的一个共性问题,并且具有完全自主知识产权。”张治军高兴地说。