中科院兰州化物所多相复合界面超低摩擦研究取得新进展

近日，中国科学院兰州化学物理研究所固体润滑国家重点实验室材料表面与界面研究团队受水黾在水面运动具备高速、低摩擦、低阻力特性的启发，构建了一种具有有限润湿区域的特殊浸润界面，并利用纳米摩擦仪搭建了一种基于固-液-气-固多相复合摩擦系统，研究了基本摩擦学性能与润滑介质、特殊润湿性和摩擦学参数之间的关系。相关研究成果以

Super-wetting interfaces as multiphase composite prototype for ultra-low friction为题发表在Green Chemistry上。

该工作以超疏水材料作为摩擦副，亲水材料作为对偶，通过亲水材料对水的黏附锚固出一个稳定的水膜。在超疏水表面，运动过程中固液界面摩擦力主要受接触角滞后力和液体黏性阻力(内摩擦力)的影响。基于搭建的摩擦体系，通过改变注入水的体积，研究了摩擦系数随液体体积的变化规律，发现采用40μL去离子水时具有最低的动摩擦系数（μ=0.005）。通过改变接触应力和频率，揭示了摩擦系数随接触应力和滑移频率的变化规律，实现了255 Pa的最大接触应力和0.002的最小摩擦系数，且在不同的边界滑移速度下均获得了超低的摩擦系数。

研究发现，构筑的超低摩擦体系在较长的时间范围内（~5000 s）具有动态稳定性，将润滑组分由水替换为离子液体后仍可实现较低的摩擦系数。