中科院蘭州化物所多相復(fù)合界面超低摩擦研究取得新進展

近日，中國科學(xué)院蘭州化學(xué)物理研究所固體潤滑國家重點實驗室材料表面與界面研究團隊受水黽在水面運動具備高速、低摩擦、低阻力特性的啟發(fā)，構(gòu)建了一種具有有限潤濕區(qū)域的特殊浸潤界面，并利用納米摩擦儀搭建了一種基于固-液-氣-固多相復(fù)合摩擦系統(tǒng)，研究了基本摩擦學(xué)性能與潤滑介質(zhì)、特殊潤濕性和摩擦學(xué)參數(shù)之間的關(guān)系。相關(guān)研究成果以

Super-wetting interfaces as multiphase composite prototype for ultra-low friction為題發(fā)表在Green Chemistry上。

該工作以超疏水材料作為摩擦副，親水材料作為對偶，通過親水材料對水的黏附錨固出一個穩(wěn)定的水膜。在超疏水表面，運動過程中固液界面摩擦力主要受接觸角滯后力和液體黏性阻力(內(nèi)摩擦力)的影響?；诖罱ǖ哪Σ馏w系，通過改變注入水的體積，研究了摩擦系數(shù)隨液體體積的變化規(guī)律，發(fā)現(xiàn)采用40μL去離子水時具有最低的動摩擦系數(shù)（μ=0.005）。通過改變接觸應(yīng)力和頻率，揭示了摩擦系數(shù)隨接觸應(yīng)力和滑移頻率的變化規(guī)律，實現(xiàn)了255 Pa的最大接觸應(yīng)力和0.002的最小摩擦系數(shù)，且在不同的邊界滑移速度下均獲得了超低的摩擦系數(shù)。

研究發(fā)現(xiàn)，構(gòu)筑的超低摩擦體系在較長的時間范圍內(nèi)（~5000 s）具有動態(tài)穩(wěn)定性，將潤滑組分由水替換為離子液體后仍可實現(xiàn)較低的摩擦系數(shù)。