“上帝创造了物质，魔鬼给了它一个表面。”

　　人类面对的表面损耗难题

　　人们爱保养皮肤，机器零件的皮肤，我们称之为“表面”。

　　机器表面也需要保健，电视塔表面须防腐，挖掘机的铲斗须防磨，录音机的磁带表面须有镀层才能奏出来美妙的音乐。

　　关于表面问题，一位美国学者说了一个俏皮话：上帝创造了物质，魔鬼给了它一个表面。意思是，我们在努力探究物质的复杂规律，以更好利用它们为人类服务，而物质表面的规律比别的问题更加复杂，就像魔鬼给出的一道难题。所以说，表面工程也就是跟魔鬼斗法的科学。

　　世界钢产量有十分之一腐蚀损失，机电产品失效70%属于腐蚀和磨损，机电产品制造和使用中大约三分之一的能源消耗于摩擦磨损。2003年中国工程院组织了一个专题报告，我参加了这个调查，说是2002年我国由于腐蚀造成的损失接近6000亿元，占国家GDP的5%。2007年我们又做了一个摩擦学的调查，报告显示2006年八个主要工业行业因摩擦磨损造成的损失达到9500亿元，相当于GDP的4.5%。因此我们说节能减排，减少摩擦腐蚀是个很重大的问题，而腐蚀磨损主要都是从表面开始。

　　表面科学作为一个科学来讲，在世界范围内也就是上世纪八十年代才形成的。我国的表面工程重要标志是中国工程机械协会1987年12月建立了第一个学会性质的表面工程研究所，我担任所长。

　　表面工程发展的技术阶段可以粗略地划为四个阶段：

　　首先是单一的表面工程阶段，像热喷涂电刷镀气象层级等；

　　第二个就是复合表面工程阶段，就是应用两种或者多种表面技术，起到一加一大于二的协同效果。比如说热喷涂和电子束重熔的复合、热喷涂和电刷镀的复合等等，这些技术复合已经成为表面工程的倍增器。

　　第三阶段就是纳米表面工程阶段，利用纳米材料的特性提升改善传统表面工程的性能。我们做热喷涂的材料都是粉末状的，我曾经买过美国的一种氧化铝氧化钛粉，也就是含有二氧化钛和三氧化二铝两种成分。这种粉把纳米颗粒包在大的颗粒里边。因为纳米颗粒的粉太小，吹不出去，无法喷涂，我们把它们团聚到一块儿，形成纳米颗粒。这样我们一喷涂的时候打到涂层上，那就形成了一个含有纳米颗粒的涂层。

　　美军曾用这个解决舰船上长海蛎子的问题。大家都知道海军舰船长时间泡在水里的部分容易附着很多类似海蛎子的海洋生物，造成舰船两边阻力大大增加，进而导致速度损失。海蛎子的问题，目前各个国家都治不了。曾经有人在舰船上涂上带毒的涂料，叫海蛎子一吃船上的涂料就被毒死。但是人们逐渐认识到这些有毒物质对海洋的污染，并禁止了这种涂料。现在美国用这个氧化钛氧化铝纳米涂料，就是一种无毒但是能杀菌的涂料。

　　第四阶段就是自动化表面工程，这是最近才发生的，因为手工的表面工程已经不能满足批量生产的需要，必须要搞自动化的。

　　因为自动化表面工程是一种修复的高级阶段，我们现在修复都是小批量的生产、单件的生产，而目前机械生产中需要的再制造是批量化生产。也就是将废旧产品用纳米表面工程等高技术修复改造，以便继续利用。

　　国家现在推广再制造技术，但是推广这种制造技术时就遇到问题了：手工的显然不行，工人一天老坐在那儿容易疲劳，必须自动化的。于是，我们开发了自动化的纳米电刷镀技术、自动化的高速电弧喷技术、自动化的激光熔覆技术和半自动化的微弧等离子熔覆技术等。