高熵陶瓷的摩擦催化作用所引发的宏观超润滑性

宏观级超润滑性作为一种能够最大限度减少摩擦能量损耗并实现近乎零磨损的有前景的策略，已引起了广泛关注。然而，要实现具有持久耐用性的宏观级超润滑性，尤其是在工程钢上，仍然是一个巨大的挑战。目前的超润滑剂会使钢表面容易受到腐蚀，从而导致严重的磨损和超润滑失效。在此，具有催化特性的高熵陶瓷（HEC）被创新性地引入，以防止工程钢的腐蚀，并通过摩擦催化效应实现宏观级超润滑。此外，这种由催化作用诱导的超润滑系统在接触压力高达 1.47 GPa 的情况下，表现出 0.0037 的超低摩擦系数，超长的循环寿命为 1.25×10^6 次（对应的滑动距离可达 5 千米），以及在 HEC 表面的极低磨损率 3.032×10^-10 mm^3·N^-1·m^-1。基于实验分析和理论模拟，原位形成的 HEC 纳米晶体降低了润滑剂中 PA 分子水解为肌醇和磷酸酸分子的吉布斯自由能。值得注意的是，这些水解产物有助于降低润滑系统中的剪切力，这对于实现长时间内的宏观级超润滑至关重要。本研究为利用高熵材料的摩擦催化效应来设计坚固的超润滑系统提供了新的视角。