項目名稱：非牛頓流體流變學特性測試技術研究及應用

獲獎級別：國家科學技術進步二等獎

成果提示：該項目不僅為油品的流變性評價提供了更多的測試方向，而且為各種潤滑油及添加劑等產品研發、應用和分析評定提供了先進的測試技術，積累了各種具有指導意義的流變特性表征素材。同時作為一種先進的測試技術儲備，該項目為今后航空航天、國防、汽車、機械、冶金等重大裝備在高溫、低溫、高轉速、重負荷、長壽命條件下的潤滑提供了研究方向。

“非牛頓流體流變學特性測試技術研究及應用”項目獲得國家科技進步二等獎后，我們采訪這個項目的參與者張春輝和水琳。

張春輝：中國石化潤滑油分公司科技開發部主任，化學工程與技術專業博士，教授級高級工程師。長期從事潤滑油產品技術開發和應用研究工作，主持多項重點科技攻關項目，多次獲得股份公司和北京市科技進步獎。

水琳：中國石化潤滑油分公司高級工程師，摩擦及應用學博士。獲得共青團中央和中國石化集團公司授予的2006年度杰出青年創新創效獎。中國石化有突出貢獻專家。

問：“非牛頓流體流變學特性測試技術研究及應用”項目獲得國家科技進步二等獎，首先向你們的研究團隊和你們個人表示祝賀。請先介紹一下這個項目的總體情況。

答：該項目是由北京機械工業學院、北京賽科希德科技發展有限公司、中國石化潤滑油分公司、北京工業大學科研人員共同研發的。該項目從1998啟動，持續了7年之久。最初主要是研發生物醫學檢測設備，用來進行人體血液的分析化驗。我們介入這個課題是在2003年。在與機械行業合作的過程中，一個偶然的機會，我們發現了這項研究課題，感覺它非常適合潤滑油這一典型的非牛頓流體的研究。對方也了解中國石化潤滑油公司的科研實力，決定把研究范圍擴大到潤滑油領域，欣然邀請我們加入了課題組。可以說，這項研究是長城潤滑油分公司實行科研重心前移，與大客戶所在行業科研院所優勢互補、合作進行科研創新的一個典范，是在潤滑油基礎研究方面的一個重要突破。

問：非牛頓流體流變學對于專業外的普通讀者來說，如同天書。請簡要介紹一下非牛頓流體流變學的基本原理和應用于潤滑油研究的意義。

答：研究流體在應力、應變、溫度條件下與時間、流速等因素相關的變形和流動規律的科學稱為流變學。牛頓流體是指在任意小的外力作用下即能流動的物體，并且流動的速度梯度與所加的剪應力的大小成正比，這種流體就叫牛頓流體。英國科學家牛頓在1867年發表了以水為介質的一維剪切流動的試驗結果，史稱著名的牛頓黏性定律。人們發現，牛頓黏性定律對于描述像水和空氣這樣低分子量的流體是適合的，但對描述具有高分子量的流體就不合適了，那時剪應力與剪切應變率之間已不再滿足線性關系。為區別起見，人們將剪應力與剪切應變率之間滿足線性關系的流體稱為牛頓流體，而把不滿足線性關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的原理和方法應用于潤滑油的研究，主要是針對潤滑油的非牛頓特性，研究油品黏度隨溫度、時間等變化的規律，為油品的流變性評價提供更多的測試方向，解決油品在高溫或低溫條件下流變性能變化對設備造成的潛在影響。

問：運用非牛頓流體流變學的原理和方法研究潤滑油，是一個創新性的課題。你們和其他參與這項研究工作的技術人員在研究過程中一定遇到許多困難。

答：在潤滑油行業中，過去很少從這個方向開展深入研究，可以借鑒的研究資料很少，是個填補空白的創新性課題。我們在研究過程中遇到的最大難題是，課題組原來的測試平臺主要是針對血液檢測研究搭建的，不適合對潤滑油流變性的檢測研究。潤滑油比人體血液復雜得多。就長城潤滑油分公司而言，有19大類上千個品種產品，需要通過檢測建立起上千個非牛頓流體特征指標體系。因此，調整檢測平臺參數，使其很好地適應潤滑油的測試，是件非常困難的工作。在這個過程中，我們在課題組創建的測試平臺基礎上，同心協力，研究出了適用于潤滑油的非牛頓流體流變特性測試方法，并在多項關鍵技術上取得了突破。

問：這項基礎研究成果對于潤滑油的研發與應用將帶來什么影響呢？

答：我國幅員遼闊，南北地域溫差很大。各種機械設備對潤滑油品的黏度隨溫度變化的要求越來越高，加氫基礎油、合成烴型基礎油的應用也日益增多。應用非牛頓流體流變學特性測試系統，可以有效地對潤滑油基礎油、添加劑及潤滑油產品進行黏溫性能、流動特性的評價和測試，不僅為油品的流變性評價提供了更多的測試方向，而且為各種潤滑油及添加劑等產品研發、應用和分析評定提供了先進的測試技術。