润滑液科研成果

一、开发了在酸碱两种典型的环境中可以实现宏观超滑的体系，并且在固液耦合及纯液体溶液条件下均实现了超滑。具体如下：

(1) 提出了一种新的石墨烯/氢氧化钾(G/KOH) 溶液宏观超润滑体系；所涉及的石墨烯添加剂通过摩擦从石墨烯/环氧树脂(G/EP) 摩擦副中原位剥离，不断将新剥离的石墨烯提供到 KOH 溶液中，并将石墨烯团聚的不利影响降至最低。此外，原位制备的石墨烯添加剂具有更薄的厚度和更好的抗聚集能力，从而提供更多的石墨烯来容纳 OH- 并在摩擦副之间形成更多的 OH-/石墨烯/OH-堆叠三明治结构(即，相当于具有更多轮子的移动滑轮组)，最终实现了超润滑( μ=0.0045)。 

该项研究已发表于工程类TOP  期刊Friction  (2023, 11(4), 567-579 ) 上。

(2) 将高浓度氯化锌水溶液用作润滑剂，实现了宏观超滑(μ=0.002)。并揭示了润滑剂本身团簇构型数量等对摩擦学性能的影响。

二、基于胆碱基类离子液体构建了两种新型液体超润滑体系，并结合实验和分子动力学模拟方法，从分子/原子层面上分析了其超润滑性的来源。具体如下：

(1)基于氯化胆碱/六水合氯化镁类离子液体构建了一种水调控的类离子液体(ILA/H2O)超润滑系统。通过引入 2- 10 wt %的水来弱化类离子液体中的强氢键作用，从而使其能够在~700 MPa 的赫兹接触压力下实现宏观超润滑(0.006<  μ< 0.008)。而且其可在多种材质的摩擦副 (如，钢/钢、钢/SiO2 、Si3N4/Al2O3 和 Si3N4/SiO2 ) 下获得极低的摩擦(μ < 0.01)。 

该项研究已发表于SCI 一区期刊、自然指数期刊The Journal of Physical Chemistry Letters  (2023, 14, 2347-2353) 上，并申请了一项发明专利，目前正在实审中。

(2) 基于水调控的氯化胆碱/D-葡萄糖类离子液体(ChCl/Glu-H2O) 构建了另一种超润滑体系。该润滑材料在保持与 ILA/H2O 相当的摩擦学性能(0.003 <   μ < 0.007，最大赫兹接触 压力为~700  MPa)的同时，提高了对环境湿度的耐受性，并且更加绿色环保。而且也具有在多种场景下广泛应用的潜力。

三、基于非等径颗粒间的非对称接触作用，构建了两种高承载固体添加剂/润滑液(油)超润滑体系。具体如下：

(1) 利用两种尺寸不同的聚合物 PMMA 小球作为添加剂，与类离子液体(ILA) 混合形成非等径球体添加剂/ILA  (Uneq-SA/ILA) 超润滑体系，在氮化硅(Si3N4 )/石英玻璃摩擦副上实现了超润滑( μ低至 0.0046))，承载达 568 MPa。

该项研究已发表于SCI 一区期刊Ceramics International (2023, 49, 18728-18734) 上，并申请了一项发明专利，目前正在实审中。

(2) 以高硬度无机化合物 SiO2  纳米颗粒为添加剂，蓖麻油(CO)为基础液，构建了Uneq-SA/CO 润滑体系，在 GCr15 钢/SKH55 高速钢摩擦副上实现了超润滑( μ ≈0.008)，承载达 637 MPa。