刘维民院士/徐路研究员/郝京诚教授Materials Horizons封面论文：具有宏观超润滑与可大幅度转换摩擦的双响应微乳液

钢铁侠 7个月前 (04-15) 1489浏览

一、 【导读】

超润滑（Superlubricity）是指摩擦系数达到0.001量级或者更低时的一种润滑状态，这种宏观超润滑界面可显著降低能源消耗、减少摩擦带来的经济损失。虽然由水、油和响应性表面活性剂组成的刺激响应微乳液在工业领域拥有广泛的应用前景，但是具有宏观超润滑性或者两种摩擦状态(即其摩擦系数可以发生高达一个数量级及以上转换)的响应性微乳液尚未获得报道。此外，尽管传统的液体超润滑剂可以提供超低摩擦和磨损，但有效控制两个接触面之间的摩擦不论是对于实现对设备运转效率的精确控制还是制造智能设备而言均至关重要。

二、【成果掠影】

近日，由刘维民院士领衔的中国科学院兰州化学物理研究所合成润滑材料组与烟台先进材料绿色制造山东省实验室特种润滑材料与技术组合作报道了一种由正己烷、水、表面活性剂DDACe((CH₃H₂₅)₂N⁺(CH₃)₂[CeCl₄]^-)和乙二醇制备的温度/磁场双重响应微乳液。通过在金属表面形成高强度的物理摩擦润滑膜以及在润滑过程中发生摩擦化学反应来促进机械能和热能的有效耗散，该微乳液能够在较宽泛的温度范围（即-30至20度）内为两个相接触的金属表面提供超低摩擦与磨损。基于温度诱导的微乳液-乳液可逆相转变，该液体润滑剂能够快速且往复地实现自身摩擦系数高达25倍的翻转。由于正己烷和乙二醇等高抗冻性油或添加剂的存在，该微乳液在环境温度低至-60℃时，仍然能够维持较低的摩擦系数。结合其自身固有的、能够向外加磁场发生定向迁移的能力，研究者们认为该液体材料有望在智能与自适应润滑领域取得广泛的应用前景，继而有望为材料科学和胶体与界面化学领域提供新的见解。相关研究成果以“A Dual-Responsive Microemulsion with Macroscale Superlubricity and Largely Switchable Friction”为题发表在Materials Horizons上（Mater. Horiz. 2024, 11, 1668-1678），并入选了期刊封面。中国科学院兰州化学物理研究所为该论文的第一完成单位，来自西南石油大学的联合培养硕士研究生陈思危为论文的第一作者，兰州化物所刘维民院士团队的徐路研究员和山东大学郝京诚教授为论文的通讯作者。以上研究得到了中国科学院高层次人才计划项目、国家自然科学基金项目、烟台先进材料与绿色制造山东省实验室柔性引进项目、兰州化物所特聘人才计划项目、润滑材料全国重点实验室专项和山东省自然科学基金等项目的支持。此外，论文相关研究内容也得到了山东第一医科大学孙红老师和西南石油大学鲁红升教授课题组的鼎力支持。