弗勞恩霍夫研究所（Fraunhofer Institute for Material and Beam Technology）的工程師們正在用超短脈沖激光使發(fā)動(dòng)機中產(chǎn)生非常精細、能減少摩擦的魚(yú)骨圖案，以期能實(shí)現降低汽車(chē)燃料消耗10％的目標。

參與這項工作的弗勞恩霍夫電氣工程師Udo Klotzbach估計，如果對內燃機中某些單獨的部件進(jìn)行這種處理，汽車(chē)可以節省百分之幾的汽油或柴油。他表示：“如果我們也用它來(lái)加工普通軸承、滾動(dòng)軸承和其他移動(dòng)汽車(chē)部件，甚至可以使整車(chē)成本降低百分之十以上。更重要的是，經(jīng)過(guò)加工的部件平均壽命延長(cháng)了約30％?！?

當汽車(chē)發(fā)動(dòng)機里的活塞每分鐘運動(dòng)幾千次時(shí)，它們與汽缸內壁的摩擦會(huì )減慢活塞的速度，增加動(dòng)能損耗，最終浪費了燃料。此外，小的材料損耗和變形會(huì )隨著(zhù)時(shí)間推移逐步損壞引擎——直到出現“抱缸”現象。

類(lèi)似的摩擦問(wèn)題還出現在許多機器上，例如機車(chē)和銑床。即便是現代電動(dòng)汽車(chē)，也會(huì )因為電動(dòng)機和其他運動(dòng)部件的摩擦而浪費部分電量。預測顯示，摩擦和相關(guān)磨損消耗了德國年度經(jīng)濟產(chǎn)出的2－7％。盡管此類(lèi)摩擦不能完全避免，但可以通過(guò)新技術(shù)適當降低摩擦帶來(lái)的負面影響。例如，工程團隊已經(jīng)在活塞環(huán)上進(jìn)行了抗摩擦技術(shù)測試，活塞環(huán)將發(fā)動(dòng)機活塞像蠟封一樣封閉起來(lái)，以防止潤滑油進(jìn)入燃燒室。

利用脈寬極短、能量極高的激光脈沖，工程師們可以在活塞環(huán)上產(chǎn)生幾微米的小洞，因此，在顯微鏡下看起來(lái)像排水溝或魚(yú)骨的圖案是肉眼無(wú)法察覺(jué)的。這些骨骼圖案有兩個(gè)功能：“一方面，它們減少了與氣缸壁摩擦的面積，另一方面，這些通道將發(fā)動(dòng)機潤滑油直接輸送到最大的摩擦損失的區域?！盞lotzbach解釋說(shuō)。在發(fā)動(dòng)機運轉時(shí)，油膜會(huì )在油環(huán)和氣缸內壁之間浮動(dòng)。

然而，激光必須在不產(chǎn)生尖銳毛刺的情況下，以高精度的方式產(chǎn)生骨骼圖案。這就是為什么工程師們還在使用超短波脈沖激光器，這種激光器發(fā)射的光脈沖通常能持續500 fs。換言之，一秒之內能產(chǎn)生兩萬(wàn)億次這樣的脈沖。Klotzbach解釋說(shuō)：“因為激光脈沖很短，因此不會(huì )使材料發(fā)生熱效應，不會(huì )出現負面影響?！?

與此同時(shí)，工程師們還加快推動(dòng)這項技術(shù)大規模生產(chǎn)應用的速度。他們正在與汽車(chē)行業(yè)的合作伙伴一起推動(dòng)測試進(jìn)程，也在探索微型圖案在機械工程和運動(dòng)設備上的應用。