高智商的润滑油是这样炼成的
中国科学院兰州化学物理研究所润滑材料全国重点实验室材料表面与界面研究组通过构筑具有机械力响应特性的动态共价网络,成功“炼成”了一种叫作PTA油凝胶的“高智商”的润滑材料,它不仅能润滑,还能根据环境自由“变身”,克服了传统润滑油脂在极端环境下工作的弊端。
复杂的工作环境、极端的温度、剧烈的摩擦……随着航空航天、海洋工程、高端制造等领域的快速发展,摩擦磨损对机械设备性能、效率和寿命的负面影响愈发凸显,复杂交变的苛刻工况对传统润滑材料提出了新挑战。PTA油凝胶的问世标志着润滑材料从“老实本分”向“聪明机智”的进化。
PTA油凝胶是一种“会思考”的润滑剂。它可以根据机械设备的运行情况,在液态(溶胶)和凝胶态之间自由切换。比如,机器启动时,它会变成流动性更好的液态,减少阻力;而机器停下来时,它又会变成固态凝胶状态,不会乱跑乱漏。这种“聪明”的特性主要得益于一种叫“二硫键”的化学结构。当机械力作用在PTA油凝胶上时,二硫键会被“拉断”,凝胶结构被部分破坏,变成低黏度的液态,这样润滑效果更好。而当机械力消失时,二硫键又会迅速“自愈”,重新形成凝胶网络,防止润滑剂乱流乱窜。研究团队通过一系列对比实验发现,这种新型润滑材料在高温、剧烈摩擦等复杂环境下,比传统航空润滑脂更稳定、更耐用。它不仅能长时间保持优异的润滑性能,还能适应多变的工作条件。
PTA油凝胶的出现,为高端装备的润滑系统提供了一种全新的解决方案。未来它可能被用在飞机发动机、深海机械,甚至是空间站的设备上!这些地方对润滑材料的要求极高,而PTA油凝胶的“聪明”特性,正好可以满足这些需求。它的研发不仅有重要的科学意义,还可能带来巨大的工程应用价值。
相关研究成果发表在最新一期国际顶级学术期刊Adv.Funct.Mater上。兰州化物所博士生谢翱和张嘉莹助理研究员为论文共同第一作者,王新刚助理研究员、蔡美荣研究员和周峰研究员为通讯作者。以上工作得到了中国科学院战略性先导科技专项(B类)、国家重点研发计划、国家自然科学基金和空间站工程应用系统第三批科学实验项目等项目的支持。(记者 张云文)
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