在工业中,为正确的目的找到合适的润滑剂通常是一项极其重要的任务。不仅可以减少摩擦、过热和磨损,还可以节约能源。因此,在维也纳理工大学,Carsten Gachot教授(摩擦学、机械工程)和Dominik Eder教授(化学)的研究小组正在共同开发创新、改进的润滑剂
该团队现在提出了一种具有特殊性能的新型材料:润滑剂COK-47不是像润滑油那样的液体,而是一种粉末状固体物质。在纳米尺度上,它由原子薄片堆叠而成,就像一小堆卡片
当材料与水分子接触时,这些血小板可以很容易地相互滑动,从而形成所谓的摩擦膜,确保了极低的摩擦。这使得COK-47在潮湿条件下成为一种非常有趣的润滑剂
这项研究发表在《高级科学》杂志上
有机和无机:两全其美研究团队多年来一直在研究金属有机框架(MOF)。这是一种新型材料,由有机分子连接的无机构建块组成。在原子水平上将这些材料用于特定目的有很多可能性,例如,Dominik Eder的团队近年来将它们用作氢气生产或水净化的光催化剂
在大多数情况下,金属有机骨架化合物是含有金属原子簇的纳米粒子,由有机化合物连接。“然而,材料COK-47具有一个重要的特殊特征,”当前研究的合著者化学家Pablo Ayala解释道。“这种材料的无机成分是二维的氧化钛片,这极大地影响了它的行为。”
详细的研究表明,在潮湿的环境中,水分子会分离氧化钛片之间的键,使扁平结构相互滑动,从而形成所谓的“摩擦膜”。这种滑动膜在减少摩擦方面非常有效,例如机器中两个运动部件之间的摩擦
最小摩擦,最大耐用性“我们将COK-47与当今常用的金属有机骨架化合物类的其他润滑剂进行了比较。COK-47的摩擦系数明显低于其他润滑剂,”该研究的第一作者、工程师Hanglin Li说。“与其他2D材料相比,COK-47也更耐用,这是实践中的另一个重要标准。”
随着这一发现,该团队在固态润滑剂领域开辟了一个新的研究领域。现在,他们希望进一步改善材料的性能,并研究如何使其适应不同的、非常具体的应用 More information: Hanglin Li et al, Advanced Solid Lubrication with COK-47: Mechanistic Insights on the Role of Water and Performance Evaluation, Advanced Science (2025). DOI: 10.1002/advs.202415268
Journal information: Advanced Science
Provided by Vienna University of Technology
2025-05-13
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