无油类添加剂，也能实现超低摩擦？！

材料牛注：超低摩擦是纳米技术诞生后，在摩擦学中近几年蓬勃发展的新领域。超低摩擦集成了量子力学、量子化学、纳米技术和分子动力学等领域，为现代高精密、低能耗、长寿命机械设计提供了强有力的摩擦学支撑。目前，乔治亚理工学院研发的工艺为超低摩擦领域开拓了新的视野！

乔治亚理工学院的科研人员研究出一种新的金属表面处理工艺，该工艺能提高活塞式发动机及其他一系列发动机的效率。

这种工艺可以改善金属表面与油类的结合能力，在无特殊油类添加剂的情况下，大大减少摩擦。

乔治亚理工学院George W. Woodruff机械工程学院的助理教授Michael Varenberg 说道，“内燃机中大约50%的机械能损失来源于活塞组件的摩擦。如果可以减少摩擦，我们就能节省能源，减少燃料和石油的消耗”。

这项研究成果于10月5日发表在期刊Tribology Letters。乔治亚理工学院和以色列理工学院的研究人员检测了用硫化亚铜和氧化铝的混合物喷丸处理后的铸铁块表面。喷丸加工改善了表面化学特性，改变了油分子与金属的结合方式，从而得到了很好的表面润滑性。

Varenberg说：“我们希望油分子能够紧密地和表面结合。传统意义上的结合是在油中添加附加剂。在这种特定的情况下，我们用氧化铝和硫化亚铜的混合颗粒对表明进行喷丸处理。通过变形使表面化学活性提高，有利于在铁的表面发生置换反应，形成硫化亚铁。硫化亚铁和油分子的结合力很强。”

研究人员说，当两个表面滑动接触时，会产生摩擦，而油是减少摩擦的主要手段。在有油的环境中，新型表面处理技术能实现超低摩擦系数，~0.01，比未经处理的参照表面摩擦系数降低了10倍之多。

Varenberg表示，研究的结果超过了目前性能最好的商业油，和以二硫化钨纳米颗粒为基础的润滑剂的性能相当。关键是，整个过程中没有使用任何昂贵的纳米介质。

研究人员提到，减少表面摩擦的方法很灵活，除了喷丸还有很多工艺可以实现相似的效果，如研磨、珩磨、抛光和激光冲击强化等。这将使这种工艺更容易适用于各种的用途和工业生产。这种处理为何如此成功？研究人员计划深入探索其基本功能原理和物理化学机制。

Varenberg说，“这种实现超低摩擦的简单可扩展工艺开拓了表面工程的新视野，它可以显著降低工业能源消耗。此外，由于观点的普遍性和其广泛的应用，我们的研究成果可能导致润滑领域的模式转移，在表面科学与工程中开启一个全新的方向。”

原文链接：Achieving Ultra-Low Friction without Oil Additives。

文献链接：Mechano-Chemical Surface Modification with Cu2S: Inducing Superior Lubricity。

本文由编辑部丁菲菲提供素材，武俊生编译，万鑫浩审核，点我加入材料人编辑部。