世界上有沒(méi)有一種東西可以讓摩擦幾乎不存在？答案是肯定的。近日，中國科學(xué)院蘭州化學(xué)物理研究所的研究團隊在超潤滑技術(shù)領(lǐng)域取得了重要進(jìn)展，他們開(kāi)發(fā)了一種基于“固—液復合超潤滑”系統，讓摩擦系數低到0.0037，堪稱(chēng)潤滑界的天花板。
簡(jiǎn)單來(lái)說(shuō)，超潤滑就是摩擦力小到可以忽略不計，摩擦系數小于0.01。這種技術(shù)在機械設備、工業(yè)生產(chǎn)中非常重要，可以減少磨損、延長(cháng)壽命，還能省錢(qián)省力?？上У氖?，目前的水基潤滑劑雖然環(huán)保，但有個(gè)致命缺點(diǎn)——容易腐蝕金屬，導致潤滑效果不持久。
為了破解這個(gè)難題，蘭州化物所的科學(xué)家們搞了一種結合固體涂層和水基潤滑劑的新方法。他們用了一種高熵陶瓷涂層，這層涂層是用磁控濺射技術(shù)“噴”到軸承鋼表面的，沉積了一種高熵陶瓷薄膜。這種薄膜不僅具有優(yōu)異的機械性能，還能提供豐富的化學(xué)反應位點(diǎn)。在摩擦過(guò)程中，薄膜表面會(huì )形成一層“鈍化層”，有效防止水基潤滑劑對金屬表面的腐蝕。
同時(shí)，研究團隊利用天然有機酸植酸與高熵陶瓷涂層的協(xié)同作用，實(shí)現了超低摩擦和超低磨損的效果。實(shí)驗表明，這種固—液復合潤滑體系的摩擦系數低至0.0037，并在125萬(wàn)次往復摩擦循環(huán)中保持穩定。在摩擦過(guò)程中，高熵陶瓷薄膜表面會(huì )生成平均粒徑約為7.3納米的納米晶體。這些納米晶體能夠促進(jìn)植酸分子的分解，生成肌醇多磷酸和磷酸分子，從而在分子層面降低摩擦阻力。通過(guò)分子動(dòng)力學(xué)模擬，研究團隊進(jìn)一步證實(shí)了這種機制的有效性。
這一研究成果不僅揭示了摩擦催化效應在超潤滑中的重要作用，還為設計高性能的固—液復合超潤滑系統提供了新思路。相關(guān)研究成果發(fā)表在國際材料領(lǐng)域科研界的頂級期刊。
這項研究由蘭州化物所杜長(cháng)合博士生、于童童副研究員和維也納工業(yè)大學(xué)隋旭東博士后共同完成，王道愛(ài)研究員為通訊作者。研究得到了國家自然科學(xué)基金、中國科學(xué)院戰略性先導科技專(zhuān)項等多個(gè)項目的支持。(甘肅科技報)
(責任編輯：鄭文)
