吸附气体黑磷烯

超低摩擦临界可调

表面预吸附N₂或CO₂后，摩擦较裸表面降低数倍，并存在由载荷控制的超润滑窗口，摩擦行为可通过气体种类与外场调控。

Li, Qiang · 苏峰华 · Shu, Xiao · 孙建芳

Tribology International 2023

具体参数

静态侧向力降幅 (N₂(p1)/BP vs Si₂(v)/BP)

{'zh': '7.5', 'en': '7.5'}

静态侧向力降幅 (CO₂(p2)/BP vs Si₂(v)/BP)

{'zh': '2.6', 'en': '2.6'}

技术优势

摩擦力降幅巨大

零载荷下N₂(p1)/BP的静态侧向力仅为裸表面的1/7.5，源于吸附气体层对表面相互作用的屏蔽。

载荷可控超润滑

在临界载荷处吸附能交点预示超润滑，源自势能面被静电力展平，低载荷下保持超低摩擦。

外场可调摩擦

外加电场或磁场可以改变吸附气体分子的取向，从而连续调节能量耗散和摩擦力。

应用场景

• 微机电系统润滑：为MEMS中硅基摩擦副提供超低摩擦界面，且无需液体润滑剂。
• 纳米机械减摩涂层：作为纳米机械表面涂层，将侧向力降低数倍，且涂层仅单原子或分子厚。
• 精密仪器运动部件：在精密运动部件中实现载荷可控的超低摩擦，避免油污污染。
• 微型无人机微轴承：为微型轴承提供固体润滑，减轻微无人机的重量和功耗。
• 微型机器人关节涂层：微型机器人关节涂覆后可实现低摩擦运动，且对外场响应可调。