406 / 2022-10-10 09:23:59

双相纳米复合薄膜的结构优化与超滑特性研究

纳米复合薄膜,超滑,超低磨损

摩擦导致大量能源浪费和经济损失，磨损引起的部件失效则会诱发安全性事故。因此，通过材料设计和环境耦合实现超润滑性和超耐磨性的兼顾是机械摩擦领域的一个重要挑战。构建纳米复合结构是纳米材料工程的重要组成部分、是设计高性能材料的有效手段。通过对力学性能、摩擦学性能和催化性能的综合评估，我们选择了二维层状材料MoS₂和过渡族金属硼化物TiB₂作为薄膜的组分，采用磁控共溅射制备了一种双相结构纳米复合薄膜。该薄膜充分发挥润滑相和增强相的优势，克服了减摩耐磨材料研究中经典的润滑-耐久难题。更重要的是，当这种双相纳米复合薄膜与广泛应用的基础油PAO 10结合时，薄膜的催化特性导致油分子发生摩擦化学反应，原位生成类富勒烯碳。该固-液复合体系在数百兆帕的高接触压力下实现了超耐久的宏观超滑与超低磨损。值得注意的是，这种由摩擦催化产生的超滑状态能够在超过10公里的超长滑动距离中保持稳定。本研究提供了一种开发高性能超润滑、超耐磨材料的有效策略，为超润滑状态在工程化应用中的实现提供了新的可能。