摘要：2022年1月，国家发改委和能源局联合发布《“十四五”现代能源体系规划》，明确提出我国将积 极安全有序地发展第四代核能技术，提升关键零件配套能力。反应堆控制棒驱动机构（CRDM）的固体润滑材料长效服役直接关系到核能系统的安全运行，属于关键材料“卡脖子”问题。
高性能抗辐射纳米结构润滑材料（RRLMs）因其边界对缺陷的“钉扎”效应，在提高辐照耐受性方面具有巨大潜力。尽管近年来取得了一些进展，但在实现固体润滑材料的耐辐照性与润滑性一体化仍面临挑战。实验以MoS₂/YSZ多元复合体系为基础发展了新型抗辐照纳米晶/非晶复合薄膜。利用加速器高能离子模拟中子辐照，系统考察纳米晶/非晶相界与辐照损伤缺陷交互作用，总结纳米晶粒尺寸对薄膜辐照失效阈值抑制规律及提高薄膜宏观摩擦学性能的促进机理。研究发现MoS2/YSZ纳米复合薄膜经过400-600℃真空退火后，MoS2纳米晶粒结晶化程度极大提高，不饱和Mo-S共价键和活性边缘空位缺陷密度降低，（110）晶面转变为耐辐照性能更优的（002）方向，辐照过程中硫化钼纳米晶体（NCs）/非晶双相结构在界面“缺陷陷阱”和刃型位错的协同作用下展现出高辐照抗性。辐照损伤增加到5 dpa时，未发现明显的辐照缺陷团聚以及非晶现象，显示出了良好的抗辐照离位损伤能力。即使在8 dpa的辐照损伤下，摩擦系数仍小于0.02，磨损率仅为2×10⁻¹⁶ m³/m N，将当前固体润滑薄膜耐辐照行为极限推向了新的高度。后续离位摩擦实验表明摩擦过程中MoS2纳米晶为摩擦界面自组装层提供润滑源，硬质非晶相为界面自组装层提供有效支撑，两者协同作用确保了该纳米晶/非晶复合薄膜在摩擦界面处长程有序且（002）取向择优MoS2分子层保护膜的形成，实现了薄膜优良润滑性及耐磨性。此外，基于分子动力学（MD）分析，全面研究了影响二硫化钼固有辐照耐受性的其他因素，建立了界面结构、辐照通量、辐照缺陷及摩擦寿命之间的耦合关联性。分子动力学（MD）模拟表明，MoS₂晶体中少量的硫（S）离位原子可以有效抑制点缺陷的积累和损伤区域的扩展，而晶体中过多的（S）离位原子则会加速辐照损伤。此外，MoS2在辐照抗性方面表现出各向异性，它们在低角度碰撞下容易遭到破坏。我们的发现为在长期中子环境条件下设计高性能固体润滑剂开辟了一个开创性的新方向，通过位错、晶界、离位原子和晶体取向提高MoS₂固体润滑剂的辐照行能极限，为抗高剂量离子辐照的固体润滑薄膜结构设计理念提供理论依据，该方法也可以扩展到其他类型的固体润滑剂，不仅限于二维材料。
 

MoS2纳米复合薄膜；核辐照，摩擦磨损；复合材料