1035 / 2023-02-14 11:12:03

原位拉曼揭示高承载类离子液体超润滑机理：外部水与结晶水竞争性交换诱导的不完全水合结构

高承载能力是液体超滑材料实用化的关键性能之一，但是仅依赖液体润滑膜很难同时实现高的负载和低的摩擦。本研究首次报道了一种胆碱基类离子液体（ILA）超滑材料。通过引入2-10 wt %的水，来弱化ILA中的强氢键，从而使其能够在160 MPa高负载下实现宏观超滑（0.006 < μ < 0.008）。原位拉曼结果表明，外部水和结晶水之间的竞争性交换诱导形成了以弱氢键主导的不完全水合结构；这种结构不仅赋予润滑剂高承载能力，还降低其内部滑移界面剪切阻力。超润滑机理以流体动压润滑膜为主，而非摩擦化学反应/物理吸附膜，使其可适用于多种不同材质的摩擦副（如Si₃N₄ vs. SiO₂/Al₂O₃, 钢 vs. 钢/SiO₂）。这项研究揭示了水对高粘度ILA的润滑性能的调控原理，为设计实用型的ILAs基高承载超滑材料提供了新见解。