美國能源部(DOE) 阿貢國家實驗室的研究人員正在將納米金剛石與二維二硫化鉬層相結合在一起,并打破它們創造出一種自生的、極低摩擦的干潤滑劑,這種潤滑劑能持續很長時間,幾乎是永久的。它擁有數百種工業用途,在任何地方,只要是金屬之間存在干磨的工況條件下,都可以使用。
a納米金剛石與二硫化鉬混合實驗示意圖 b摩擦系數圖示
2015年,納米科技部Anirudha Sumant及其同事首次通過石墨烯與納米金剛石的結合,在工程規模上證明了超潤滑(接近零摩擦),從而實現了固體潤滑技術的突破。這種方法是革命性的,從那時起他的團隊繼續發展這項技術。
最近,Sumant用二硫化鉬取代了石墨烯,以觀察其他二維材料的表現。他希望這一過程與石墨烯-納米金剛石潤滑劑所觀察到的過程相似。然而,事實上他和博士后研究員Diana Berman在這種材料中看不到納米金剛石,而是驚訝地發現了洋蔥狀碳球。真相是:二硫化鉬分解成鉬和硫, 并與納米金剛石反應, 轉化成洋蔥狀碳。
阿貢實驗室的研究團隊意識到硫擴散正在增加納米金剛石的應變,隨后破壞它們并將它們轉化為洋蔥狀碳。Sumant說,這是因禍得福,他們的努力也解開了另一個關于其他二維材料如何與納米金剛石相互作用的秘密。
這種新組合的摩擦比含氟聚合物的一些不粘涂層低10倍,這意味著更少的熱量和較少的零件和設備的磨損。盡管這篇論文最近才發表在Nature Communications(自然通訊)上,但阿貢實驗室認為它已經具備產業化的可能,“尤其可以利用這種潤滑劑制造之前不能生產的金屬沖壓件”。
Sumant認為這種新型洋蔥碳潤滑劑的優勢至少有三點:首先它更清潔,沒有危險化學品廢棄物;其次它不像普通潤滑劑那樣會出現災難性的失效模式,它可以不斷自我調整并長久持續;最后,雖然二硫化鉬比石墨烯更貴一些,但它的用量更小,成本反而更低。
粉體圈 Yuxi
原文鏈接:https://www.nature.com/articles/s41467-018-03549-6/figures/1
作者:粉體圈
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