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蘭州化物所王道愛研究員團隊 ACS Nano：亞納米線限域的剪切稀化PAO潤滑凝膠
2024-12-02  來源：高分子科技

  潤滑油因其優(yōu)異的潤滑性能而被廣泛應用于機械運動系統(tǒng)中。然而，潤滑油的高流動性往往導致機器在運行過程中泄漏，造成機械部件失效。因此發(fā)展新型的半固態(tài)潤滑劑成為潤滑領域的重要發(fā)展方向。


  近期，蘭州化物所王道愛研究員團隊在室溫下通過將亞納米線（SNWs）與聚α烯烴6（PAO6）結合，設計了SNWs-PAO6凝膠潤滑劑（圖1），防止了PAO6的蠕動和泄漏，同時提高了其承載能力。SNWs-PAO6潤滑劑具有剪切變稀的性質(zhì)，在減少鋼對鋼界面的摩擦和磨損方面顯著優(yōu)于PAO6。其中，摩擦系數(shù)從0.223降低到0.095，顯著降低了57.53%，磨損率顯著降低了84.98%，即使在200 N和25 Hz下循環(huán)18萬次后仍保持穩(wěn)定（圖2）。對磨損痕和摩擦后形成的摩擦化學膜的表面分析表明，亞納米線組分更容易吸附到鋼表面，通過摩擦化學反應形成潤滑介質(zhì)膜，從而減少界面摩擦和磨損（圖3）。該方法促進了限域納米材料凝膠的大規(guī)模生產(chǎn)及其在工程運動部件中的應用。該工作以“Improved Friction Reduction and Wear Resistance of Steel Using a Subnanometer Nanowires-Poly-α-Olefin Gel Lubricant”為題發(fā)表在《ACS Nano》上。文章第一作者是蘭州化物所博士生王劉程和助理研究員張立強，通訊作者為王道愛研究員。


圖1： SNWs-PAO6凝膠潤滑劑的制備


圖2：SNWs-PAO6凝膠潤滑劑與基礎油的潤滑性能對比


圖3：摩擦化學反應膜表征


  該工作是團隊近期關于超低摩擦磨損研究的最新進展之一。近期，該團隊還基于剪切稀化效應的新型亞納米線基油脂基潤滑劑成功實現(xiàn)了在宏觀尺度下Si3N4與PTFE不同摩擦條件下的超潤滑，在12小時內(nèi)無需補充潤滑劑，摩擦系數(shù)穩(wěn)定保持在 0.007，展現(xiàn)出短磨合時間和長期穩(wěn)定的潤滑性能，具備廣闊的工業(yè)應用前景，為超潤滑領域帶來了新進展（Adv. Mater. 2024, 2412257）。


  相關研究得到中科院載人空間站基礎研究項目群、國家自然科學基金、甘肅省重大科技專項等項目的支持。


  原文鏈接：https://doi.org/10.1021/acsnano.4c12703

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（責任編輯：xu）
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