宏观尺度超润滑作为一种有前景的策略,可以最大限度地减少摩擦能量耗散,实现近零磨损,引起了人们的广泛关注。然而,实现具有长期耐久性的宏观尺度超润滑性仍然是一个巨大的挑战,特别是在工程钢方面。目前的超润滑剂使钢表面容易腐蚀,导致严重磨损和超润滑失效。有鉴于此,中国科学院大连化物所王道爱等创新的引入具有催化性能的高熵陶瓷(HEC),有助于防止工程钢材的腐蚀问题,通过摩擦催化效应实现了宏观超润滑功能。
本文要点:
(1)
这种催化诱导的超润滑系统在高达1.47 GPa的接触压力下表现出0.0037的超低摩擦系数,超长循环寿命(1.25×106次循环,对应滑动距离高达5公里),HEC表面的磨损率极低(仅为3.032×10-10 mm3 N-1 m-1)。
基于实验分析和理论模拟,原位形成的HEC纳米晶体降低了润滑剂中的PA分子水解为肌醇和磷酸的吉布斯自由能。
(2)
值得注意的是,水解产物有利于降低润滑系统中的剪切力,这对于宏观尺度的长时间超润滑至关重要。这项研究为利用高熵材料的摩擦定位效应设计稳健的超润滑系统提供新视角。
参考文献
Changhe Du, Tongtong Yu, Xudong Sui, Zhengfeng Zhang, Rongsheng Cai, Liqiang Zhang, Yange Feng, Min Feng, Feng Zhou, Daoai Wang, Macro-Superlubricity Induced by Tribocatalysis of High-Entropy Ceramics, Adv. Mater. 2024
DOI: 10.1002/adma.202413781
https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/adma.202413781