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

  潤(rùn)滑油因其優(yōu)異的潤(rùn)滑性能而被廣泛應(yīng)用于機(jī)械運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)中。然而，潤(rùn)滑油的高流動(dòng)性往往導(dǎo)致機(jī)器在運(yùn)行過程中泄漏，造成機(jī)械部件失效。因此發(fā)展新型的半固態(tài)潤(rùn)滑劑成為潤(rùn)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(tuán)隊(duì)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(jì)了SNWs-PAO6凝膠潤(rùn)滑劑（圖1），防止了PAO6的蠕動(dòng)和泄漏，同時(shí)提高了其承載能力。SNWs-PAO6潤(rùn)滑劑具有剪切變稀的性質(zhì)，在減少鋼對(duì)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(wàn)次后仍保持穩(wěn)定（圖2）。對(duì)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(rùn)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(yùn)動(dòng)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(qiáng)，通訊作者為王道愛研究員。


圖1： SNWs-PAO6凝膠潤(rùn)滑劑的制備


圖2：SNWs-PAO6凝膠潤(rùn)滑劑與基礎(chǔ)油的潤(rùn)滑性能對(duì)比


圖3：摩擦化學(xué)反應(yīng)膜表征


  該工作是團(tuán)隊(duì)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(tuán)隊(duì)還基于剪切稀化效應(yīng)的新型亞納米線基油脂基潤(rùn)滑劑成功實(shí)現(xiàn)了在宏觀尺度下Si3N4與PTFE不同摩擦條件下的超潤(rùn)滑，在12小時(shí)內(nèi)無需補(bǔ)充潤(rùn)滑劑，摩擦系數(shù)穩(wěn)定保持在 0.007，展現(xiàn)出短磨合時(shí)間和長(zhǎng)期穩(wěn)定的潤(rùn)滑性能，具備廣闊的工業(yè)應(yīng)用前景，為超潤(rùn)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(xiàng)目群、國(guó)家自然科學(xué)基金、甘肅省重大科技專項(xiàng)等項(xiàng)目的支持。


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

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