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水合离子超滑的起源

离子具有优异的水合润滑性能，在微观和宏观尺度上均能实现超滑，其超滑机理归因于：带电固体表面吸附的水合层既具有很高的承载能力又具有极低的剪切强度。一直以来，研究人员都认为水合离子的结构在剪切过程中是保持不变的，所以剪切过程中需要克服的滑动摩擦能垒也是保持不变的。然而，通过研究三价La³⁺的水合润滑性能，发现界面离子浓度显著影响水合离子结构，进而显著改变滑动过程中的摩擦能垒，最终实现了对水合超滑的调控。借助表面力仪、原子力显微镜和分子动力学模拟，阐明了界面离子浓度影响水合离子结构的规律，揭示了水合离子结构调控滑动摩擦能垒的机理，建立了水合离子浓度与结构主导的水合润滑新模型。本研究为拓展水合润滑起源、丰富水基超滑理论提供了新思想，也为水合离子超滑的实际应用提供了理论基础和科学依据。