油酸功能化金属有机框架纳米片的摩擦学性能研究

作     者：于鸿翔 刘小龙 郑治文 陈海杰 乔旦 冯大鹏 龚珍彬 董国俊 YU HongXiang;LIU XiaoLong;ZHENG ZhiWen;CHEN HaiJie;QIAO Dan;FENG DaPeng;GONG ZhenBin;DONG GuoJun

作者机构：中国科学院兰州化学物理研究所固体润滑国家重点实验室兰州730000 中国科学院大学材料与光电研究中心北京100049 

出 版 物：《中国科学：技术科学》 (Scientia Sinica(Technologica))

年 卷 期：2023年第53卷第3期

页      面：445-456页

核心收录：

学科分类：07[理学] 070205[理学-凝聚态物理] 08[工学] 080203[工学-机械设计及理论] 080501[工学-材料物理与化学] 0805[工学-材料科学与工程（可授工学、理学学位）] 0802[工学-机械工程] 0702[理学-物理学] 

基　　金：中国科学院青年创新促进会(编号:2021422) 兰州化学物理研究所青年科技工作者协同创新联盟合作基金(编号:HZJJ20-06)资助项目 

主　　题：金属有机框架 分子修饰 润滑添加剂 摩擦学性能 

摘      要：利用对苯二甲酸与乙酸铜为原料,采用超声辅助自组装合成了铜基金属有机框架(Cu-MOF)纳米片,之后通过超声处理将油酸分子修饰于Cu-MOF表面,得到Cu-MOF@OA纳米片.相比于Cu-MOF纳米片,Cu-MOF@OA纳米片在保持片状结构的同时,其尺寸进一步减小,同时也使团聚问题得到了极大改善,在基础油500 N中表现出良好的分散稳定性.摩擦学试验表明,在1.0 wt.%的添加浓度下,Cu-MOF@OA展现出最佳的摩擦学性能,其摩擦系数降低至基础油的3/5,磨损体积降低至基础油的1/6.最后,利用扫描电子显微镜(SEM)与X射线光电子能谱(XPS)对Cu-MOF@OA纳米片润滑后的磨痕进行形貌和特征元素的表征,探究其润滑机制.结果表明,摩擦过程中在负载和剪切应力的共同作用下,Cu-MOF@OA纳米片、基础油以及铁基底三者之间发生了复杂的摩擦化学反应,形成了由含氮物质、含碳物质与铁氧化物组成的摩擦膜,降低了摩擦磨损.