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基于二维黑磷实现不锈钢/不锈钢摩擦的宏观超滑

摩擦和磨损是造成机械部件使用寿命骤减、能量损失的主要原因。因此，在工程材料中实现宏观超滑是减少机械设备摩擦磨损最具希望的途径之一。以二维纳米黑磷为添加剂、油酸为基础油，在不锈钢摩擦系统中实现了宏观尺度的超滑。实验和反应分子动力学从原子尺度揭示了实现超滑的摩擦化学反应机理。在摩擦过程中，黑磷能快速捕获油酸分子中的羧酸基团，聚集于摩擦界面。在高温高压条件下，油酸分子分解释放出大量含有活性官能团（-COOH、-OH）的分子碎片；同时，油酸分子中的碳链断裂并重组形成非晶碳，在摩擦界面与黑磷形成一层固体润滑薄膜。而油酸分子（-COOH、-C=C-）和活性分子碎片迅速地吸附在固体润滑膜上，形成固液复合钝化膜，从而在不锈钢摩擦界面实现宏观超滑。