催化超滑:金催化作用下非晶含氢碳薄膜的工程超滑

• 作者: 贾倩 张斌 王凯 张兴凯 钱庆一 高凯雄 张俊彦
• 来源期刊: 中国科学（化学）
• 关键词: 金 石墨烯 非晶含氢碳薄膜 催化超滑 工程超滑
• 年，卷（期）: 2021,（4）
• 所属期刊栏目: 论文
• 页码范围: 468-475
• 页数: 8页
• 语种: 中文
• DOI: 10.1360/SSC-2020-0155

摘要

摩擦磨损是导致机械系统高能耗和失效的主要原因,降低摩擦系数、减小磨损,特别是实现超滑(超低摩擦,μ＜0.01)是解决上述困窘的有效方法.本文针对在工程尺度难以实现超滑应用的技术壁垒,将催化与摩擦学相结合,提出了金催化非晶含氢碳薄膜原位生成石墨烯纳米带实现工程超滑的新方法,即"催化超滑".本文采用等离子体化学气相沉积法(PECVD)和化学溶液镀膜法分别制备了所需非晶含氢碳薄膜和镀金钢球,以非晶含氢碳薄膜/镀金钢球构成滑动摩擦副,并进一步研究了其摩擦学行为.结果表明,与非晶含氢碳薄膜/轴承钢球摩擦副相比,含氢碳薄膜/镀金钢球摩擦副摩擦系数低至0.008,仅是含氢碳薄膜/轴承钢球摩擦副的25％左右;磨损深度仅为含氢碳薄膜/轴承钢球摩擦副的31％左右.这是因为摩擦过程中金在摩擦热和剪切力的作用下,原位催化诱导非晶碳发生向石墨烯的转变,石墨烯有序的结构利于形成非公度接触,可有效减小界面剪切力从而降低摩擦系数."催化超滑"的新方法在宏观尺度上实现了超滑,为解决超滑工程应用难的问题提供了新的思路.