研究人員發現,納米金剛石和與鉬硫化合物(一種由鉬和硫組成的無機化合物)形成了一種理想的干式潤滑碳。
干式潤滑劑通常用于薄膜涂層以及涉及干燥條件下金屬間產生摩擦的工業應用。
據報道 美國能源部阿貢國家實驗室的研究小組將納米金剛石與2D二硫化物層結合,并將結合產物分解成一種低摩擦系數的自潤滑干式長效潤滑劑。
這項研究的合作者、阿貢杰出研究員Ali Erdemir解釋到:“這些碳球具有獨特的納米結構,能夠承受高的接觸壓力并且可以很容易的滑動,從而產生超潤滑性。”
干式潤滑劑在很多工業上得到應用,然而由于潤滑劑成分的原因,老式干式潤滑劑存在嚴重的失效可能。而阿貢實驗室的新型干式潤滑劑則不一樣,它不含危險材料,因此更為清潔有效。
新材料還具有比含氟聚合物的不粘涂層低10倍的摩擦,這意味采用了該潤滑方式的設備將產生更少的摩擦熱和更低的設備磨損。
阿貢的業務發展主管John Harvey在一份聲明中說到:“該潤滑劑用到的材料可持續使用很長的時間,不必擔心液體殘留物,更不必清理時抹布會變成要扔掉的臟油布。另外該材料也可以用來制造目前還無法制造的零件,尤其是金屬沖壓件。”
工業生產中最常用的固體潤滑劑是石墨糊。在2015年,團隊首次使用石墨烯與納米金剛石相結合,展示出了工程規模的超潤滑性(接近零摩擦)。為了改善這一突破,他們用二硫化鉬代替石墨烯來觀察其他2D材料的表現。
研究人員原本預估能在材料中看到納米金剛石,但卻發現了可以用作干式潤滑劑的由幾層球形石墨殼組成的洋蔥狀碳球。研究人員認為這是因為二硫化鉬分解成鉬和硫,并與納米金剛石產生反應。
盡管二硫化鉬更昂貴,但等量等效潤滑劑二硫化鉬用量比石墨烯更少。納米科學技術部的AnirudhaSumant在一份聲明中說:“這個量是如此之小,極微量的潤滑劑就可支持幾公里的滑行,因此成本是不成問題的。”
新的潤滑劑持續時間更長,可應用于包括軸承和機械泵密封件以及風力渦輪機等設備的潤滑,還可以用于計算機磁盤驅動器。目前阿貢已經擁有三項超級潤滑技術專利,這項新突破也即將申請專利,相信很快將獲得許可。 |