劉維民院士/徐路研究員/郝京誠教授Materials Horizons封面論文：具有宏觀超潤滑與可大幅度轉換摩擦的雙響應微乳液

鋼鐵俠 2周前 (04-15) 546瀏覽

一、?【導讀】

超潤滑（Superlubricity）是指摩擦系數達到0.001量級或者更低時的一種潤滑狀態，這種宏觀超潤滑界面可顯著降低能源消耗、減少摩擦帶來的經濟損失。雖然由水、油和響應性表面活性劑組成的刺激響應微乳液在工業領域擁有廣泛的應用前景，但是具有宏觀超潤滑性或者兩種摩擦狀態(即其摩擦系數可以發生高達一個數量級及以上轉換)的響應性微乳液尚未獲得報道。此外，盡管傳統的液體超潤滑劑可以提供超低摩擦和磨損，但有效控制兩個接觸面之間的摩擦不論是對于實現對設備運轉效率的精確控制還是制造智能設備而言均至關重要。

二、【成果掠影】

近日，由劉維民院士領銜的中國科學院蘭州化學物理研究所合成潤滑材料組與煙臺先進材料綠色制造山東省實驗室特種潤滑材料與技術組合作報道了一種由正己烷、水、表面活性劑DDACe((CH₃H₂₅)₂N⁺(CH₃)₂[CeCl₄]^-)和乙二醇制備的溫度/磁場雙重響應微乳液。通過在金屬表面形成高強度的物理摩擦潤滑膜以及在潤滑過程中發生摩擦化學反應來促進機械能和熱能的有效耗散，該微乳液能夠在較寬泛的溫度范圍（即-30至20度）內為兩個相接觸的金屬表面提供超低摩擦與磨損。基于溫度誘導的微乳液-乳液可逆相轉變，該液體潤滑劑能夠快速且往復地實現自身摩擦系數高達25倍的翻轉。由于正己烷和乙二醇等高抗凍性油或添加劑的存在，該微乳液在環境溫度低至-60℃時，仍然能夠維持較低的摩擦系數。結合其自身固有的、能夠向外加磁場發生定向遷移的能力，研究者們認為該液體材料有望在智能與自適應潤滑領域取得廣泛的應用前景，繼而有望為材料科學和膠體與界面化學領域提供新的見解。相關研究成果以“A Dual-Responsive Microemulsion with Macroscale Superlubricity and Largely Switchable Friction”為題發表在Materials Horizons上（Mater. Horiz.?2024, 11, 1668-1678），并入選了期刊封面。中國科學院蘭州化學物理研究所為該論文的第一完成單位，來自西南石油大學的聯合培養碩士研究生陳思危為論文的第一作者，蘭州化物所劉維民院士團隊的徐路研究員和山東大學郝京誠教授為論文的通訊作者。以上研究得到了中國科學院高層次人才計劃項目、國家自然科學基金項目、煙臺先進材料與綠色制造山東省實驗室柔性引進項目、蘭州化物所特聘人才計劃項目、潤滑材料全國重點實驗室專項和山東省自然科學基金等項目的支持。此外，論文相關研究內容也得到了山東第一醫科大學孫紅老師和西南石油大學魯紅升教授課題組的鼎力支持。