通过质子离子液体多元醇水溶液实现的坚固型宏观级超强润滑性：从界面吸附到摩擦膜形成

通过使用水基绿色润滑剂在工程钢界面实现强大的宏观尺度液体超润滑性，这一技术正受到越来越多的关注，因为它在降低能耗、减少碳排放和减少设备故障方面具有巨大潜力。然而，在各种条件下保持长时间的超润滑性是实际应用中的一个主要障碍，这主要受限于对超润滑性的认识不足。在此，一种由基于质子离子液体的特殊润滑剂（其阴离子为十二烷基苯磺酸，阳离子为二甲基烷基胺）作为添加剂的润滑剂，在水基 1，2-丙二醇中触发，在自匹配的钢界面处实现了强大的且持久的宏观尺度液体超润滑性。该润滑剂在高应用载荷（200 牛）和高滑动速度（0.557 米/秒）下提供了平均摩擦系数约为 0.007 的性能，从而在实际接触压力约为 400 兆帕的情况下保持了超润滑性，这比当前钢接触之间的水基润滑剂提高了滑动速度和接触压力的上限。设计了一项专门的间歇性测试，以揭示超润滑现象的演变过程，该过程包括磨合期的作用、润滑剂化学特性的变化、添加剂在摩擦界面的吸附以及摩擦膜的演变规律。超润滑机制是由离子液体（尤其是阴离子）在磨损金属表面的化学吸附所促成的，同时还有摩擦诱导的化学反应，这些反应会产生一种适应性的低剪切界面，在该界面中，润滑剂中的各种离子和亲水性功能基团会按照一定的顺序形成保护层，从而降低剪切应力并防止摩擦部件直接接触。这项工作为化学吸附和离子液体添加剂所诱导的摩擦化学膜在实现超润滑方面的作用提供了具体的见解，并为绿色水基超润滑技术的工业应用迈出了重要的一步。