中化新網(wǎng)訊 近日，中國(guó)科學(xué)院蘭州化學(xué)物理研究所固體潤(rùn)滑國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室研究員王道愛(ài)團(tuán)隊(duì)設(shè)計(jì)出適用于軸承鋼摩擦副表面的液體超潤(rùn)滑材料。

　　研究團(tuán)隊(duì)通過(guò)將檸檬酸熱解制得的碳量子點(diǎn)(CQDs)添加到聚乙二醇水溶液中，實(shí)現(xiàn)了鋼/鋼摩擦副表面的超潤(rùn)滑(摩擦系數(shù)為0.005)，其磨合期僅有44秒，同時(shí)軸承鋼表面的磨損率降低了77%。摩擦過(guò)程中軸承鋼表面形成的潤(rùn)滑膜包括吸附在摩擦副表面的CQDs和摩擦化學(xué)反應(yīng)生成的鐵氧化合物，在摩擦過(guò)程中作為邊界潤(rùn)滑劑有效減少了表面粗糙峰之間的直接接觸。

　　此外，他們結(jié)合分子動(dòng)力學(xué)模擬發(fā)現(xiàn)，摩擦副表面的CQDs吸附膜在流體動(dòng)力潤(rùn)滑區(qū)域可減少潤(rùn)滑劑分子鏈與摩擦副表面之間的相互作用力，從而降低滑動(dòng)過(guò)程中的摩擦阻力。這一成果為在較短磨合期內(nèi)實(shí)現(xiàn)軸承鋼摩擦副表面的超潤(rùn)滑提供了新的設(shè)計(jì)思路。

　　構(gòu)建宏觀超潤(rùn)滑界面，使摩擦系數(shù)降至0.001甚至更低，可顯著降低能源消耗、減少由摩擦引起的經(jīng)濟(jì)損失。然而，較長(zhǎng)的磨合期可能造成摩擦副表面出現(xiàn)嚴(yán)重磨損。目前，縮短磨合期的策略多針對(duì)SiN、SiO、AlO等陶瓷摩擦副表面。如何在短時(shí)間內(nèi)實(shí)現(xiàn)軸承鋼摩擦副表面的超潤(rùn)滑是急需解決的技術(shù)難題。

　　此前，王道愛(ài)團(tuán)隊(duì)設(shè)計(jì)、開(kāi)發(fā)了一系列基于天然有機(jī)酸(單寧酸、植酸)的液體超潤(rùn)滑材料。該團(tuán)隊(duì)利用天然有機(jī)酸、多元醇和水分子之間的協(xié)同效應(yīng)，使氮化硅/玻璃等摩擦副表面達(dá)到超潤(rùn)滑所需的磨合期縮短至1秒內(nèi)。然而，具有短磨合期的鋼/鋼摩擦副表面超潤(rùn)滑材料設(shè)計(jì)仍然存在挑戰(zhàn)。

　　此次研發(fā)的液體超潤(rùn)滑材料體系有望應(yīng)用于金屬切削加工、軸承潤(rùn)滑等諸多領(lǐng)域，相關(guān)實(shí)驗(yàn)技術(shù)已申請(qǐng)發(fā)明專利。

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