97 / 2021-05-21 15:38:50

氧化黑磷纳米片在超高接触压力下的宏观液体超滑

摘 要: 超滑是指摩擦系数趋于零的一种状态，在工程上通常将摩擦系数小于0.01的润滑状态称为超滑，由于其在节能和环保方面的巨大应用潜力，近年来引起了越来越多的关注。目前液体超滑可在多种润滑体系下实现，但是润滑过程中所能承受的接触压力很少能高于300 MPa。如何在超高接触压力（＞1 GPa）下获得稳定的液体超滑仍然是一个巨大的挑战。在本研究工作中，我们发现采用添加有部分氧化的黑磷（oBP）纳米片的水基润滑液在1193 MPa的超高接触压力下，仍可实现鲁棒性宏观液体超滑。分析表明，oBP纳米片在摩擦界面处保留了大量的水分子，并将氮化硅/蓝宝石形成的摩擦副界面转化为oBP/oBP纳米片之间的摩擦界面。分子动力学模拟同样表明，在超高接触压力下，oBP纳米片表面可形成丰富的P=O和P-OH键，使水分子即使在超高接触压力下，仍然能够保留在摩擦界面处，从而实现超高接触压力下的稳定液体超润。本工作对液体超滑在各种高接触压力工况下的拓展应用具有重要意义。

关键词: 超滑；高接触压力；黑磷纳米片；润滑机制；分子动力学