由简单质子型离子液体水溶液中的界面摩擦化学反应所引发的有效超润滑性能

超润滑技术是近年来摩擦学领域中发展最为迅速的分支之一，因为它能够从根本上降低摩擦和磨损。然而，目前液态超润滑所面临的挑战在于润滑剂的承载能力以及在高剪切速率下稳定超润滑状态的能力。在这项研究中，制备了四种不同链长的咪唑磷酸离子液体（ILs），并将其用作纯水添加剂，以在钢界面之间实现稳定的超润滑状态，当载荷为 300 牛、速度为 0.461 米/秒时，摩擦系数仅为 0.008。通过分阶段实验探索了超润滑的演变过程和摩擦化学反应。结果表明，实现超润滑的关键因素是磨合期，在此期间，接触压力大幅降低，以保持合适的承载范围。另一方面，氢离子、有机阴离子和阳离子以及水合离子的有序聚集在摩擦对的界面处形成了多层静电层，这不仅为避免严重的腐蚀提供了一层保护层，而且由于静电排斥作用还增强了润滑膜的承载能力。此外，离子液体与金属表面之间的摩擦化学反应形成了由碳化物、氧化铁、氮化物和磷化物组成的功能性摩擦膜，这种膜防止了摩擦对的直接接触并减少了磨损。因此，这项研究为优化离子液体结构提供了有价值的见解，揭示了超润滑过程中的摩擦化学反应，并展示了水基超润滑系统在实际应用中的巨大潜力。