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兰州化物所王道爱研究员团队 ACS Nano：亚纳米线限域的剪切稀化PAO润滑凝胶

高分子科技 · 公众号 · 化学 · 2024-12-02 12:56

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润滑油因其优异的润滑性能而被广泛应用于机械运动系统中。然而，润滑油的高流动性往往导致机器在运行过程中泄漏，造成机械部件失效。因此发展新型的半固态润滑剂成为润滑领域的重要发展方向。

近期， 兰州化物所王道爱研究员团队 在室温下通过将亚纳米线（ SNWs ）与聚 α 烯烃 6 （ PAO6 ）结合，设计了 SNWs-PAO6 凝胶润滑剂（图 1 ），防止了 PAO6 的蠕动和泄漏，同时提高了其承载能力。 SNWs-PAO6 润滑剂具有剪切变稀的性质，在减少钢对钢界面的摩擦和磨损方面显著优于 PAO6 。其中，摩擦系数从 0.223 降低到 0.095 ，显著降低了 57.53% ，磨损率显著降低了 84.98% ，即使在 200 N 和 25 Hz 下循环 18 万次后仍保持稳定（图 2 ）。对磨损痕和摩擦后形成的摩擦化学膜的表面分析表明，亚纳米线组分更容易吸附到钢表面，通过摩擦化学反应形成润滑介质膜，从而减少界面摩擦和磨损（图 3 ）。该方法促进了限域纳米材料凝胶的大规模生产及其在工程运动部件中的应用。该工作以“ Improved Friction Reduction and Wear Resistance of Steel Using a Subnanometer Nanowires-Poly-α-Olefin Gel Lubricant ”为题发表在《 ACS Nano 》上。文章第一作者是兰州化物所博士生王刘程和助理研究员张立强，通讯作者为王道爱研究员。

图 1 ： SNWs-PAO6 凝胶润滑剂的制备

图 2 ： SNWs-PAO6 凝胶润滑剂与基础油的润滑性能对比

图 3 ：摩擦化学反应膜表征

该工作是团队近期关于超低摩擦磨损研究的最新进展之一。近期，该团队还基于剪切稀化效应的新型亚纳米线基油脂基润滑剂成功实现了在宏观尺度下 Si ₃ N ₄ 与 PTFE 不同摩擦条件下的超润滑，在 12 小时内无需补充润滑剂，摩擦系数稳定保持在 0.007 ，展现出短磨合时间和长期稳定的润滑性能，具备广阔的工业应用前景，为超润滑领域带来了新进展（ Adv. Mater. 2024, 2412257 ）。

相关研究得到中科院载人空间站基础研究项目群、国家自然科学基金、甘肃省重大科技专项等项目的支持。

原文链接：

https://doi.org/10.1021/acsnano.4c12703

兰州化物所王道爱研究员团队 ACS Nano：亚纳米线限域的剪切稀化PAO润滑凝胶

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