宏觀尺度超潤滑作為一種有前景的策略,可以最大限度地減少摩擦能量耗散,實現近零磨損,引起了人們的廣泛關注。然而,實現具有長期耐久性的宏觀尺度超潤滑性仍然是一個巨大的挑戰,特別是在工程鋼方面。目前的超潤滑劑使鋼表面容易腐蝕,導致嚴重磨損和超潤滑失效。有鑒于此,中國科學院大連化物所王道愛等創新的引入具有催化性能的高熵陶瓷(HEC),有助于防止工程鋼材的腐蝕問題,通過摩擦催化效應實現了宏觀超潤滑功能。
本文要點:
(1)
這種催化誘導的超潤滑系統在高達1.47 GPa的接觸壓力下表現出0.0037的超低摩擦系數,超長循環壽命(1.25×106次循環,對應滑動距離高達5公里),HEC表面的磨損率極低(僅為3.032×10-10 mm3 N-1 m-1)。
基于實驗分析和理論模擬,原位形成的HEC納米晶體降低了潤滑劑中的PA分子水解為肌醇和磷酸的吉布斯自由能。
(2)
值得注意的是,水解產物有利于降低潤滑系統中的剪切力,這對于宏觀尺度的長時間超潤滑至關重要。這項研究為利用高熵材料的摩擦定位效應設計穩健的超潤滑系統提供新視角。
參考文獻
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