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3-羟基丙酸诱导下的类金刚石薄膜宏观超滑

摩擦磨损广泛存在于现代工业中，影响结构机构的安全服役并导致能源的巨大消耗。超滑作为润滑领域的新型颠覆性技术，可使摩擦系数达到0.001的数量级甚至更低，显著地提高润滑效率、缓解材料的磨损、降低材料消耗。类金刚石薄膜（DLC）具有优异的摩擦学性能，可以在真空、氮气氛围下实现超滑。为了拓展类金刚石薄膜的摩擦学应用，本文利用3-羟基丙酸分子对钢/DLC摩擦副进行润滑，在大气氛围下实现了摩擦系数为0.004的超滑。超滑机理为固液耦合的协同作用，具体为：在摩擦作用下，3-羟基丙酸分子通过C-O键、氢键作用吸附在钢球和DLC薄膜磨损区域，形成3-羟基丙酸分子层结构，随后水分子与3羟基丙酸分子通过氢键作用形成水合鞘，进而降低摩擦系数。此外，由于3羟基丙酸分子具有较低的粘度，促进摩擦系数的进一步降低。在摩擦过程中，DLC磨损区域发生石墨化转变，也会促使一些石墨化结构转移到钢球磨斑区域，亦会有利于摩擦系数的降低。本研究为DLC的宏观超滑实现提供了一种新的方法，为DLC润滑的工业应用提供了支撑。