Структура пленки и механизмы суперсмазывающей способности сверхрешетчатой пленки MoS₂ /керамика.

Подсчитано, что около одной трети мировой энергии расходуется на избавление от трения, которое довольно распространено в природе. Снижение трения до сверхнизкого уровня или даже до суперсмазывающего состояния с коэффициентом трения порядка 10^-3 может оказать существенное влияние на жизнь человека. Однако достижение надежной сверхсмазывающей способности на макроуровне между сухими твердыми поверхностями остается проблемой, которая была реализована в основном в нанометровых масштабах с пластинчатыми материалами в предыдущих исследованиях.

Чтобы решить эту проблему, исследователи разработали универсальную архитектуру из дисульфида молибдена (MoS₂)/керамической сверхрешетки, которая обеспечивает долгосрочную (около 300 000 циклов скольжения) макромасштабную сверхсмазывающую способность в мягком вакууме после короткого периода приработки на воздухе.

Точный контроль толщины каждого отдельного подслоя в двухслойном блоке придает пленке превосходную сверхсмазывающую способность (коэффициент трения 0,006). Что еще более интересно, способность смазывания может быть восстановлена, когда пленка случайно подвергается воздействию воздуха.

Считается, что суперсмазывающая поверхность возникает в результате скольжения наночастиц оксидов металлов (MeO_x), обернутых MoS₂, и зажатых между высокоупорядоченными чешуйками MoS₂, разделяя макроскопическую область контакта на многочисленные несоизмеримые зоны наноконтакта для обеспечения надежной сверхсмазывающей способности.

Благодаря сильной сверхсмазывающей способности удельная скорость износа сверхрешетчатой ​​пленки была снижена до сверхнизкого уровня порядка 10^-9 мм³Н^-1м^-1.

Эти результаты предлагают новую стратегию разработки универсальных твердых смазочных материалов, которые могут способствовать революционным применениям как на земле, так и в космосе.