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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(yīng)用于機械運動系統(tǒng)中。然而,潤滑油的高流動性往往導(dǎo)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(lǐng)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(jié)合,設(shè)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(xué)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(xué)反應(yīng)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(jìn)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(yīng)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(chǔ)油的潤滑性能對比


圖3:摩擦化學(xué)反應(yīng)膜表征


  該工作是團隊近期關(guān)于超低摩擦磨損研究的最新進(jìn)展之一。近期,該團隊還基于剪切稀化效應(yīng)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(yīng)用前景,為超潤滑領(lǐng)域帶來了新進(jìn)展(Adv. Mater. 2024, 2412257)。


  相關(guān)研究得到中科院載人空間站基礎(chǔ)研究項目群、國家自然科學(xué)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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