科研進(jìn)展
蘭州化物所固體超潤滑研究獲系列新進(jìn)展
機械系統的精密化、智能化發(fā)展對其部件摩擦磨損性能提出了更加苛刻要求。固體超潤滑，即固體表面間摩擦系數極低（10－3量級或更低）的現象，是解決上述問(wèn)題的根本途徑。
中國科學(xué)院蘭州化學(xué)物理研究所蘭州潤滑材料與技術(shù)創(chuàng )新中心針對二維納米粉體超潤滑發(fā)生和運行機制，創(chuàng )新性提出“同質(zhì)結－異質(zhì)結”轉變超潤滑機理，有望在未來(lái)幾年內廣泛應用于其他范德華材料?！?/span>
研究人員提出了“氫調制界面摩擦”策略，通過(guò)非晶與晶體異質(zhì)配副設計，構建含氫碳薄膜／二維復合涂層體系，實(shí)現了寬承載、寬速度、惰性氣氛等模擬工況下宏觀(guān)尺度固體超潤滑。相關(guān)成果發(fā)表在Advanced Materials?。?023，2303580）和Advanced Science（2024，2309701）上。蘭州化物所楊興助理研究員為論文第一作者，王永富副研究員和張俊彥研究員為共同通訊作者。
寬載荷、寬速度、惰性氣氛下固體超潤滑
近日，研究人員針對固體表面濕度敏感、超潤滑跨尺度易失效等基礎科學(xué)問(wèn)題開(kāi)展系統研究?；谖墨I調研，發(fā)現固體表面濕度敏感源于磨損后暴露的新表面，導致與水分子作用強烈的化學(xué)斷鍵形成。研究人員提出了運動(dòng)界面“（近似）無(wú)磨損無(wú)化學(xué)反應”思路，通過(guò)磁控濺射物理氣相沉積技術(shù)，制備石墨烯覆蓋表面的納米結構碳薄膜，構建碳薄膜／微觀(guān)石墨島體系，實(shí)現了穩健、濕度不敏感超潤滑（即相對濕度2－80％下均實(shí)現超滑）。鑒于界面近似無(wú)磨損特性，該體系表現出結構性超潤滑性質(zhì)。
穩健、濕度不敏感超潤滑
同時(shí)，研究人員發(fā)現碳薄膜表面石墨烯片段之間彼此排列角度各異、呈現出無(wú)序性。這種結構無(wú)序性誘導與石墨表面之間非公度性，加之薄膜整體成型制備避免了石墨烯邊緣暴露，有效減弱了阻礙結構超潤滑放大的邊緣效應，從而通過(guò)石墨島尺度逐級增加，實(shí)現了濕度不敏感超潤滑跨尺度放大。本研究也存在不足，近似無(wú)磨損的設計，限制了體系承載性等性能的提高。
相關(guān)研究成果以“Macroscale，humidity－insensitive，and stable structural superlubricity achieved with hydrogen－free graphene nanoflakes”為題發(fā)表在Nature Communications 15，9197?。?024）上。深圳清華大學(xué)研究院博士后李瑞云和蘭州化物所楊興助理研究員為論文第一作者，蘭州化物所王永富副研究員和清華大學(xué)馬明副教授為共同通訊作者。
微觀(guān)到宏觀(guān)跨尺度超潤滑
