中化新網訊 近日，中國科學院蘭州化學物理研究所固體潤滑國家重點實驗室研究員王道愛團隊設計出適用于軸承鋼摩擦副表面的液體超潤滑材料。

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

　　此外，他們結合分子動力學模擬發現，摩擦副表面的CQDs吸附膜在流體動力潤滑區域可減少潤滑劑分子鏈與摩擦副表面之間的相互作用力，從而降低滑動過程中的摩擦阻力。這一成果為在較短磨合期內實現軸承鋼摩擦副表面的超潤滑提供了新的設計思路。

　　構建宏觀超潤滑界面，使摩擦系數降至0.001甚至更低，可顯著降低能源消耗、減少由摩擦引起的經濟損失。然而，較長的磨合期可能造成摩擦副表面出現嚴重磨損。目前，縮短磨合期的策略多針對SiN、SiO、AlO等陶瓷摩擦副表面。如何在短時間內實現軸承鋼摩擦副表面的超潤滑是急需解決的技術難題。

　　此前，王道愛團隊設計、開發了一系列基于天然有機酸(單寧酸、植酸)的液體超潤滑材料。該團隊利用天然有機酸、多元醇和水分子之間的協同效應，使氮化硅/玻璃等摩擦副表面達到超潤滑所需的磨合期縮短至1秒內。然而，具有短磨合期的鋼/鋼摩擦副表面超潤滑材料設計仍然存在挑戰。

　　此次研發的液體超潤滑材料體系有望應用于金屬切削加工、軸承潤滑等諸多領域，相關實驗技術已申請發明專利。

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