近日，中國(guó)科學(xué)院蘭州化學(xué)物理研究所先進(jìn)潤(rùn)滑與防護(hù)材料研究發(fā)展中心研究人員從潤(rùn)滑油分子的界面行為出發(fā)，研究了分子結(jié)構(gòu)對(duì)潤(rùn)滑劑吸附行為的影響規(guī)律。研究人員通過(guò)試驗(yàn)與密度泛函理論計(jì)算表明，高吸附能和高表面能的潤(rùn)滑劑分子更易吸附于基底發(fā)生摩擦化學(xué)反應(yīng)，與潤(rùn)滑性能的正相關(guān)性使其表現(xiàn)出低摩擦磨損。相關(guān)成果發(fā)表在《摩擦》上，并入選當(dāng)期封面文章。
(資料圖片)
在此基礎(chǔ)上，研究人員選擇極性癸二酸二辛酯（DOS）分子，在其強(qiáng)吸附作用下，DOS進(jìn)一步與基底發(fā)生反應(yīng)，分子中C-H及叔碳處C-C鍵的斷裂證實(shí)了金屬基底催化過(guò)程中脫氫斷鍵的化學(xué)反應(yīng)過(guò)程。相關(guān)成果發(fā)表在《國(guó)際摩擦學(xué)》上。
研究人員還利用原位摩擦催化設(shè)計(jì)理念，將超薄2D-MOF納米片添加至500N中，Ni-MOF與基礎(chǔ)油分子和Fe基體發(fā)生催化化學(xué)反應(yīng)，形成由鐵氧化物、碳基物質(zhì)和氮基物質(zhì)組成的具有混凝土結(jié)構(gòu)的碳基摩擦膜，使摩擦系數(shù)和磨損分別降低33.2%和98.7%。相關(guān)成果發(fā)表在《材料與設(shè)計(jì)》與《中國(guó)科學(xué):技術(shù)科學(xué)》上。
為促使界面間碳基摩擦膜的快速形成，研究人員選取吸附能和表面能較高的活性碳源小分子環(huán)丙甲酸（CPCa）與金屬粒子復(fù)合引入基礎(chǔ)油，CPCa在熱催化-力剪切作用下快速發(fā)生脫氫斷鍵向石墨化轉(zhuǎn)變，生成了含有石墨烯的碳基摩擦膜。同時(shí)，石墨化產(chǎn)物促進(jìn)了潤(rùn)滑體系的可持續(xù)潤(rùn)滑效應(yīng)，提升了體系的潤(rùn)滑壽命。相關(guān)成果發(fā)表在《acs可持續(xù)化學(xué)與工程上》，并入選當(dāng)期補(bǔ)充封面文章。
上述研究成果為潤(rùn)滑油的性能提升提供了新思路，未來(lái)有望應(yīng)用于工業(yè)生產(chǎn)中。
分子結(jié)構(gòu)對(duì)潤(rùn)滑劑界面行為與摩擦學(xué)性能的作用規(guī)律。蘭州化物所供圖。
相關(guān)論文鏈接：
https://doi.org/10.1007/s40544-022-0630-9
https://doi.org/10.1016/j.triboint.2020.106745
https://doi.org/10.1016/j.triboint.2021.107289
https://doi.org/10.1016/j.matdes.2022.111251
https://doi.org/10.1021/acssuschemeng.2c05639
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