【封面文章】浙江大学陈哲研究员团队:醇分子吸附对石墨基面纳米摩擦行为的影响研究

科技   2024-12-20 10:51   重庆  
















































背景与意义
摩擦是日常生活中普遍存在的现象,它贯穿于人们的生产和生活中。摩擦会导致能源的消耗。据统计,全球约有三分之一的一次能源是在摩擦过程中消耗的,摩擦及其引发的磨损也是导致80%机械零部件失效的主要原因。为了减小摩擦,人们开发了许多润滑方法,按照润滑剂的不同可以分为脂润滑、油润滑和固体润滑等。近年来,二维材料因其优秀的润滑性能引起了广泛关注,特别是石墨烯这一代表性的二维材料,作为一种优秀的固体润滑剂,在汽车工业、电子器件、航空航天、能源工业等多个领域得到了广泛应用。

浙江大学陈哲研究员团队提出了一种新的石墨纳米尺度摩擦行为的调控方法,基于AFM技术,测量了在不同碳链长度醇中处理过后石墨基面上的摩擦力黏附力,研究结果表明,通过在不同碳链长度醇中的处理,可以增强或抑制石墨基面上的超润滑性,这种摩擦行为的改变是由于接触公度性的改变和摩擦化学反应引起的。

关键词:石墨;醇分子吸附;纳米摩擦;摩擦化学反应;原子力显微镜
图文导读

结论

通过纳米尺度摩擦试验,研究了醇分子对石墨基面上摩擦行为的影响,其可作为调节石墨摩擦学性能的一种方法。结果表明,接触表面的公度性和摩擦化学反应产物共同影响了摩擦副表面的接触情况,从而影响了SiO2针尖在石墨表面的摩擦学行为。得出了以下结论:

1)在不同醇中浸泡过后石墨表面的摩擦学性能会发生显著改变。醇分子的碳链越长,处理后的石墨表面摩擦力越小,且黏附力也随之减小。

2)吸附在石墨表面的醇分子会通过改变接触公度性来影响摩擦力。醇分子的碳链越长,其分子构相熵越大,降低了接触公度性,从而减小摩擦力。

3)接触界面的摩擦化学反应产物不利于表面润滑,而碳链越长的醇分子亲核性越低,反应速率越慢,因此受到摩擦化学反应的影响就越小。

文章信息

该文章发表在《表面技术》第53卷第21期。

引文格式:王超颖, 章亦乐, 徐兵, 等. 醇分子吸附对石墨基面纳米摩擦行为的影响研究[J]. 表面技术, 2024, 53(21): 1-5.

WANG Chaoying, ZHANG Yile, XU Bing, et al. Effect of Alcohol Molecules Adsorption on Nanoscale Friction Behaviour of Graphite Basal Plane[J]. Surface Technology, 2024, 53(21): 1-5.

DOI:10.16490/j.cnki.issn.1001-3660.2024.21.001

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编辑 | 邓李旸

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审核|汪  潇

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