离子液体实现高载下钢/钢接触的水基宏观超滑
编号:306
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更新:2021-07-23 18:00:01 浏览:176次
口头报告
摘要
宏观超滑(COF < 0.01)被认为是能够降低机械设备的摩擦磨损,减少能量损失,保证生产安全的最有效方法之一。根据滑移界面间的介质种类分为固体超滑和液体超滑。固体超滑主要依赖于二维材料(如石墨,石墨烯,二硫化钼等)或超平整碳膜的非公度接触或弱相互作用实现超低摩擦,而且需要真空或特殊环境气氛。液体超滑主要依赖于低剪切强度的液体,主要包括多元醇及其水溶液。然而,目前宏观液体超滑依旧被限制在特殊摩擦副(如氮化硅/红宝石)和低的应用载荷(<10 N)。因此,我们发展了一种新型水基宏观超滑体系,首次实现了高应用载荷下(196 N)钢/钢接触的宏观超滑(COF≈0.004)。通过质子型离子液体在乙二醇水溶液中的水合离子化作用,降低乙二醇水溶液的剪切强度,同时加入羟基化氮化硼纳米片对金属表面进行抛光和自修复,形成光滑的滑移界面降低接触应力,并形成稳定的润滑膜,从而实现超滑。该超滑体系能够被应用在小于250 N和大于0.461 m/s的宽应用范围内,而且乙二醇可以被其他多元醇替代。通过分段实验和模拟计算结果表明,在摩擦过程中同时伴随着水合作用、摩擦化学反应、表面吸附和自修复、跑合期和稳定超滑等过程。此外,由于滑移界面间接触应力和表面粗糙度的变化,润滑状态从初始的边界润滑转变为混合润滑状态。这将极大地推动对高载下宏观超滑的认知和其工程化应用。
稿件作者
郑治文
中科院兰州化学物理研究所
冯大鹏
中国科学院兰州化学物理研究所
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