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工程尺度超潤滑研究獲新進展

2026年04月07日 蘭州化學物理研究所
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近日,中國科學院蘭州化學物理研究所提出了一種基于歸一化接觸理念的工程超潤滑設計原理,建立了從“宏觀接觸—微納界面—分子構型—原子晶格”跨尺度結構協同調控方法,并與合作者揭示了摩擦界面晶格匹配的動態微觀演變與超滑機理,在工程級接觸尺寸、極端高接觸應力及實際大氣環境下獲得了穩健的超潤滑性能,對推動超潤滑走向工程化具有重要意義。

團隊通過激光織構構建規則的接觸陣列,將宏觀面接觸歸一化為無數等同的微米級單元接觸,使每個單元的接觸狀態保持一致。在每個接觸單元表面,團隊構筑了剛性非晶類金剛石碳(DLC)膜層/柔性晶體MoS2配副滑移元界面,削弱接觸界面在極端高接觸壓力下的形變;進一步采用MXene作為增強與錨定劑,使晶體MoS2在極端高接觸壓力和大氣環境下保持完整的層狀結構,維持超潤滑界面的穩定。團隊還揭示了運動過程中原子晶格匹配的動態偏轉微觀機制,發現了非晶DLC/晶體MoS2永久非公度接觸特性,從根本上消除了晶格匹配所導致的原子互鎖。

團隊實現了在毫米級接觸尺寸、12.7GPa高接觸應力及40%RH大氣環境下穩健的超潤滑性能,取得的超潤滑性能工況條件已經達到甚至超過實際零部件運行工況的惡劣程度。研究突破了之前超潤滑對接觸尺寸、載荷和環境的耐受范圍,為工程尺度超潤滑設計提供了新思路,有助于推動超潤滑技術在航空航天、先進制造及交通運輸等領域的工程應用。

相關研究成果發表在《先進材料》(Advanced Materials)上。研究工作得到國家自然科學基金、中國科學院基礎與交叉前沿科研先導專項等的支持。

歸一化接觸超潤滑設計及構筑

工程尺度超潤滑性能及跨尺度結構協同作用機理

打印 責任編輯:宋同舟

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