軸承滾珠表面二維異質(zhì)納米復(fù)合涂層制備及固體超潤滑研究

編號：NMJS09362

篇名：軸承滾珠表面二維異質(zhì)納米復(fù)合涂層制備及固體超潤滑研究

作者：楊興 王永富 張俊彥 張斌 李瑞云

關(guān)鍵詞： 二維納米粉體 結(jié)構(gòu)超滑 石墨烯 二硫化鉬 異質(zhì)結(jié) 涂層 軸承滾珠

機(jī)構(gòu)： 中國科學(xué)院蘭州化學(xué)物理研究所固體潤滑國家重點實驗室 清華大學(xué)高端裝備界面科學(xué)與技術(shù)全國重點實驗室

摘要： 目的針對工程規(guī)模生產(chǎn)的二維異質(zhì)納米粉體因強(qiáng)邊緣效應(yīng)和摩擦導(dǎo)致的復(fù)雜接觸重構(gòu)等問題,提出一種利用二維異質(zhì)納米粉體實現(xiàn)宏觀超潤滑的策略,分析摩擦界面二維材料的復(fù)雜接觸重構(gòu)現(xiàn)象,推動二維異質(zhì)納米粉體宏觀超潤滑的工程應(yīng)用。方法通過摻入石墨烯邊緣氧,削弱二維納米材料邊緣釘扎效應(yīng),促進(jìn)二維異質(zhì)納米粉體發(fā)生異質(zhì)結(jié)轉(zhuǎn)化,并控制同質(zhì)結(jié)-異質(zhì)結(jié)轉(zhuǎn)化,實現(xiàn)載荷和速度可調(diào)的宏觀超潤滑。結(jié)果相較于無氧摻入體系,石墨烯邊緣氧可以誘導(dǎo)二維異質(zhì)納米片(石墨烯、MoS2)在軸承滾珠表面的分層組裝和充分混合,制備出大量納米尺度同質(zhì)結(jié)和異質(zhì)結(jié)共存的復(fù)合涂層。當(dāng)與無定形碳薄膜組成摩擦副時,二維納米復(fù)合涂層實現(xiàn)了載荷和速度可調(diào)的宏觀超潤滑(摩擦因數(shù)低至0.007)。分子動力學(xué)模擬結(jié)果顯示,石墨烯邊緣原子的活性較高,容易發(fā)生層間化學(xué)作用和邊緣釘扎效應(yīng),而邊緣氧鈍化后可以有效削弱邊緣釘扎效應(yīng)。結(jié)論通過引入石墨烯邊緣氧鈍化技術(shù),可以有效削弱邊緣釘扎效應(yīng),促進(jìn)二維異質(zhì)納米粉體到異質(zhì)結(jié)的轉(zhuǎn)化,調(diào)控同質(zhì)結(jié)-異質(zhì)結(jié)的轉(zhuǎn)化,實現(xiàn)宏觀超潤滑,這為結(jié)構(gòu)超滑的規(guī)模放大和工程應(yīng)用提供了重要的技術(shù)途徑。