基于氢离子诱导作用的液体超滑的规律和机理研究

Since the appearance of superlubricity, it has attracted a great amount of attention among researchers in many fields. The investigations on superlubricity rule and mechanism not only have great influence on exploring the nature of friction and lubrication, but also have an important engineering value to the traditional mechanical lubrication systems and nano-mechanical systems. Recently, the applicant found that the superlubricity can be achieved under the lubrication of water-based lubricant and oil-based lubricant with the rubbing effect of hydrogen ions. Based on this result, the applicant broke through the limitation of water-based superlubricity, and expanded the superlubricity to all liquid lubricants, and investigated the superlubricity mechanism of them. Therefore, this project would investigate the rule and mechanism of liquid superlubricity induced by hydrogen ions in detail, explore the mechanism of friction induction of hydrogen ions, analyze the common rule of liquid superlubricity, reveal the mechanism of liquid superlubricity and establish the model of liquid superlubricity.

超滑概念自从提出以来就一直吸引着各个领域的研究者的广泛关注。对超滑规律和机理的研究，不仅对探索摩擦和润滑的本质具有重要的意义，而且在传统机械润滑系统和纳米机械系统方面具有重要的工程应用价值。申请人近期的研究发现，在氢离子的摩擦诱导作用下，水基润滑剂和油基润滑剂都可以实现超滑。基于上述研究，申请人突破水基润滑剂实现超滑的局限，将液体超滑拓展到所有的液体润滑剂，并对其超滑机理进行深入的研究。因此，本项目将对氢离子诱导作用下形成的液体超滑的规律和机理进行深入的研究，探索氢离子的摩擦诱导机理，分析液体超滑的一般规律，深入揭示液体超滑的机理，建立液体超滑的模型。

超滑概念自从提出以来就一直吸引着各个领域的研究者的广泛关注。对超滑规律和机理的研究，不仅对探索摩擦和润滑的本质具有重要的意义，而且在传统机械润滑系统和纳米机械系统方面具有重要的工程应用价值。申请人在自然科学基金青年基金的资助下，从宏观到微观尺度，对液体超滑的规律和机理开展了系统的研究，主要研究内容包括：（1）氢离子诱导下水基超滑的规律和机理研究；（2）氢离子诱导下油基超滑的规律和机理研究；（3）探索了表面活性剂胶束在微观尺度上的液体超滑规律和能量耗散机制。并取得了一系列的成果，包括：（1）通过氢离子跑合，实现了稳定的水基和油基超滑（摩擦系数约为0.004），其超滑机理主要归因于氢离子跑合和液体的流体效应这二者的协同作用；（2）建立了液体超滑的区间，发现对水基润滑剂而言，可以在较高的接触压力下实现超滑，而对油基润滑剂而言，其只能在很低的接触压力下实现超滑；（3）在原子力显微镜上利用表面活性剂胶束实现了0.0007的超低摩擦系数，其机理主要归因于吸附在表面的胶束形成水合层从而提供很低的剪切强度，并且发现了表面活性剂胶束超滑表现出非线性的能量耗散行为，其机理主要归因于高载荷下胶束吸附层的弹性变形。基于上述成果，在Advanced science（IF=9）, Journal of physical chemistry of letters（IF=9.3）等国际顶级期刊共发表SCI论文13篇，其中第一作者9篇，获授权专利1项，在国际会议上做口头报告5次，担任分会场主席1次。与此同时，在2014年底获得了第四届上银优秀机械博士论文奖，2015年获得了台湾磨润科技研讨会暨2015海峡两岸学术研讨会优秀报告奖，2016年获得了清华大学优秀博士后荣誉称号。