項(xiàng)目名稱：非牛頓流體流變學(xué)特性測(cè)試技術(shù)研究及應(yīng)用

獲獎(jiǎng)級(jí)別：國家科學(xué)技術(shù)進(jìn)步二等獎(jiǎng)

成果提示：該項(xiàng)目不僅為油品的流變性評(píng)價(jià)提供了更多的測(cè)試方向，而且為各種潤(rùn)滑油及添加劑等產(chǎn)品研發(fā)、應(yīng)用和分析評(píng)定提供了先進(jìn)的測(cè)試技術(shù)，積累了各種具有指導(dǎo)意義的流變特性表征素材。同時(shí)作為一種先進(jìn)的測(cè)試技術(shù)儲(chǔ)備，該項(xiàng)目為今后航空航天、國防、汽車、機(jī)械、冶金等重大裝備在高溫、低溫、高轉(zhuǎn)速、重負(fù)荷、長(zhǎng)壽命條件下的潤(rùn)滑提供了研究方向。

“非牛頓流體流變學(xué)特性測(cè)試技術(shù)研究及應(yīng)用”項(xiàng)目獲得國家科技進(jìn)步二等獎(jiǎng)后，我們采訪這個(gè)項(xiàng)目的參與者張春輝和水琳。

張春輝：中國石化潤(rùn)滑油分公司科技開發(fā)部主任，化學(xué)工程與技術(shù)專業(yè)博士，教授級(jí)高級(jí)工程師。長(zhǎng)期從事潤(rùn)滑油產(chǎn)品技術(shù)開發(fā)和應(yīng)用研究工作，主持多項(xiàng)重點(diǎn)科技攻關(guān)項(xiàng)目，多次獲得股份公司和北京市科技進(jìn)步獎(jiǎng)。

水琳：中國石化潤(rùn)滑油分公司高級(jí)工程師，摩擦及應(yīng)用學(xué)博士。獲得共青團(tuán)中央和中國石化集團(tuán)公司授予的2006年度杰出青年創(chuàng)新創(chuàng)效獎(jiǎng)。中國石化有突出貢獻(xiàn)專家。

問：“非牛頓流體流變學(xué)特性測(cè)試技術(shù)研究及應(yīng)用”項(xiàng)目獲得國家科技進(jìn)步二等獎(jiǎng)，首先向你們的研究團(tuán)隊(duì)和你們個(gè)人表示祝賀。請(qǐng)先介紹一下這個(gè)項(xiàng)目的總體情況。

答：該項(xiàng)目是由北京機(jī)械工業(yè)學(xué)院、北京賽科希德科技發(fā)展有限公司、中國石化潤(rùn)滑油分公司、北京工業(yè)大學(xué)科研人員共同研發(fā)的。該項(xiàng)目從1998啟動(dòng)，持續(xù)了7年之久。最初主要是研發(fā)生物醫(yī)學(xué)檢測(cè)設(shè)備，用來進(jìn)行人體血液的分析化驗(yàn)。我們介入這個(gè)課題是在2003年。在與機(jī)械行業(yè)合作的過程中，一個(gè)偶然的機(jī)會(huì)，我們發(fā)現(xiàn)了這項(xiàng)研究課題，感覺它非常適合潤(rùn)滑油這一典型的非牛頓流體的研究。對(duì)方也了解中國石化潤(rùn)滑油公司的科研實(shí)力，決定把研究范圍擴(kuò)大到潤(rùn)滑油領(lǐng)域，欣然邀請(qǐng)我們加入了課題組?？梢哉f，這項(xiàng)研究是長(zhǎng)城潤(rùn)滑油分公司實(shí)行科研重心前移，與大客戶所在行業(yè)科研院所優(yōu)勢(shì)互補(bǔ)、合作進(jìn)行科研創(chuàng)新的一個(gè)典范，是在潤(rùn)滑油基礎(chǔ)研究方面的一個(gè)重要突破。

問：非牛頓流體流變學(xué)對(duì)于專業(yè)外的普通讀者來說，如同天書。請(qǐng)簡(jiǎn)要介紹一下非牛頓流體流變學(xué)的基本原理和應(yīng)用于潤(rùn)滑油研究的意義。

答：研究流體在應(yīng)力、應(yīng)變、溫度條件下與時(shí)間、流速等因素相關(guān)的變形和流動(dòng)規(guī)律的科學(xué)稱為流變學(xué)。牛頓流體是指在任意小的外力作用下即能流動(dòng)的物體，并且流動(dòng)的速度梯度與所加的剪應(yīng)力的大小成正比，這種流體就叫牛頓流體。英國科學(xué)家牛頓在1867年發(fā)表了以水為介質(zhì)的一維剪切流動(dòng)的試驗(yàn)結(jié)果，史稱著名的牛頓黏性定律。人們發(fā)現(xiàn)，牛頓黏性定律對(duì)于描述像水和空氣這樣低分子量的流體是適合的，但對(duì)描述具有高分子量的流體就不合適了，那時(shí)剪應(yīng)力與剪切應(yīng)變率之間已不再滿足線性關(guān)系。為區(qū)別起見，人們將剪應(yīng)力與剪切應(yīng)變率之間滿足線性關(guān)系的流體稱為牛頓流體，而把不滿足線性關(guān)系的流體稱為非牛頓流體。血液、果醬、蛋清、奶油等非常黏稠的液體，牙膏、石油、泥漿、油漆、各種聚合物（如聚乙烯、尼龍、滌綸、橡膠）溶液等，都屬于非牛頓流體。

將非牛頓流體流變學(xué)的原理和方法應(yīng)用于潤(rùn)滑油的研究，主要是針對(duì)潤(rùn)滑油的非牛頓特性，研究油品黏度隨溫度、時(shí)間等變化的規(guī)律，為油品的流變性評(píng)價(jià)提供更多的測(cè)試方向，解決油品在高溫或低溫條件下流變性能變化對(duì)設(shè)備造成的潛在影響。

問：運(yùn)用非牛頓流體流變學(xué)的原理和方法研究潤(rùn)滑油，是一個(gè)創(chuàng)新性的課題。你們和其他參與這項(xiàng)研究工作的技術(shù)人員在研究過程中一定遇到許多困難。

答：在潤(rùn)滑油行業(yè)中，過去很少從這個(gè)方向開展深入研究，可以借鑒的研究資料很少，是個(gè)填補(bǔ)空白的創(chuàng)新性課題。我們?cè)谘芯窟^程中遇到的最大難題是，課題組原來的測(cè)試平臺(tái)主要是針對(duì)血液檢測(cè)研究搭建的，不適合對(duì)潤(rùn)滑油流變性的檢測(cè)研究。潤(rùn)滑油比人體血液復(fù)雜得多。就長(zhǎng)城潤(rùn)滑油分公司而言，有19大類上千個(gè)品種產(chǎn)品，需要通過檢測(cè)建立起上千個(gè)非牛頓流體特征指標(biāo)體系。因此，調(diào)整檢測(cè)平臺(tái)參數(shù)，使其很好地適應(yīng)潤(rùn)滑油的測(cè)試，是件非常困難的工作。在這個(gè)過程中，我們?cè)谡n題組創(chuàng)建的測(cè)試平臺(tái)基礎(chǔ)上，同心協(xié)力，研究出了適用于潤(rùn)滑油的非牛頓流體流變特性測(cè)試方法，并在多項(xiàng)關(guān)鍵技術(shù)上取得了突破。

問：這項(xiàng)基礎(chǔ)研究成果對(duì)于潤(rùn)滑油的研發(fā)與應(yīng)用將帶來什么影響呢？

答：我國幅員遼闊，南北地域溫差很大。各種機(jī)械設(shè)備對(duì)潤(rùn)滑油品的黏度隨溫度變化的要求越來越高，加氫基礎(chǔ)油、合成烴型基礎(chǔ)油的應(yīng)用也日益增多。應(yīng)用非牛頓流體流變學(xué)特性測(cè)試系統(tǒng)，可以有效地對(duì)潤(rùn)滑油基礎(chǔ)油、添加劑及潤(rùn)滑油產(chǎn)品進(jìn)行黏溫性能、流動(dòng)特性的評(píng)價(jià)和測(cè)試，不僅為油品的流變性評(píng)價(jià)提供了更多的測(cè)試方向，而且為各種潤(rùn)滑油及添加劑等產(chǎn)品研發(fā)、應(yīng)用和分析評(píng)定提供了先進(jìn)的測(cè)試技術(shù)。