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一种水溶性的低成本固体超润滑二维材料制造技术

技术编号:46005536 阅读:9 留言:0更新日期:2025-08-01 19:10
本发明专利技术提供一种固体超润滑二维材料的制备与应用方法,这类二维材通过一维非晶态晶体自剥层制备,制备过程非常简单,对环境友好,可采用水作为溶剂,易于实现低成本的规模化制备,并且具有很高的质量和单层性。这类二维材料具有极弱的层间作用力,展现出优异的固体超润滑性能,在大气环境下,能够实现滑动部件摩擦系数低于0.01的超润滑行为,并且层间粘附力为石墨的40‑80%。可以大幅降低滑动部件的摩擦磨损,适用于各种滑动摩擦部件,例如轴承、滑块和微机电系统。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及超润滑二维材料领域,具体涉及一种通过一维非晶态晶体自剥层制备的固体超润滑二维材料。这类材料能以低成本实现批量化制备,在大气环境下,能够实现滑动部件摩擦系数低于0.01的超润滑行为。同时可使用水作为溶剂进行制备及分散,对环境非常友好。


技术介绍

1、据估算,国民经济运行过程中约25%的能源消耗在克服机械摩擦上,由于材料磨损而造成的能量损失约占工业化国家国民生产总值(gnp)的1.3-1.6%。与此同时,机械系统的精密化、智能化发展对其部件摩擦磨损性能提出了更加苛刻要求。降低磨损、减小能耗、大幅提升转配部件的使用寿命对现代工业具有重要意义。固体超润滑,即固体表面间摩擦系数极低(10-3量级或更低)的现象,是解决上述问题的关键途径。超润滑是指发生相对运动的物体之间摩擦系数低于0.01的润滑状态,即摩擦力几乎为零甚至完全消失的状态。在机械部件间实现稳定的超润滑状态可以高效减少摩擦磨损所带来的负面影响,大幅提高机械系统的传动效率及稳定性。传统润滑方法如油基润滑在某些条件下表现优异,但仍存在润滑性能受限或环境适应性不足的问题。

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【技术保护点】

1.一种固体超润滑二维材料及其应用,其特征在于:从一维非晶化晶体在溶液中发生自剥离形成,可制备水剂,其制备过程极其简单并具有定量产率,成本极低,易于放大进行规模化制备;这类材料使用具有立体结构的砌块分子与金属离子连接子通过自组装制备,具有可达毫米级的尺寸,产率可达30-85%;通过该方法获得的固体超润滑二维材料水剂,即可在大气环境下实现滑动部件摩擦系数低于0.01的超润滑行为;层间粘附力为石墨烯的40-80%,适用于各种滑动摩擦部件,例如轴承、滑块和微机电系统,特别是在高真空、大气和宽温度范围环境中具有显著优势。

2.根据权利要求1所述,该固体超润滑二维材料制备特征为:将一维...

【技术特征摘要】

1.一种固体超润滑二维材料及其应用,其特征在于:从一维非晶化晶体在溶液中发生自剥离形成,可制备水剂,其制备过程极其简单并具有定量产率,成本极低,易于放大进行规模化制备;这类材料使用具有立体结构的砌块分子与金属离子连接子通过自组装制备,具有可达毫米级的尺寸,产率可达30-85%;通过该方法获得的固体超润滑二维材料水剂,即可在大气环境下实现滑动部件摩擦系数低于0.01的超润滑行为;层间粘附力为石墨烯的40-80%,适用于各种滑动摩擦部件,例如轴承、滑块和微机电系统,特别是在高真空、大气和宽温度范围环境中具有显著优势。

2.根据权利要求1所述,该固体超润滑二维材料制备特征为:将一维非晶化晶体加入到水、甲醇、乙醇、四氢呋喃、二氧六环、氯苯、三氯甲烷或其中两到三种的混合物,震荡摇晃或者加热到30-80℃搅拌,在1s-24h内,该晶体在溶剂中自发剥离形成高度均匀的二维材...

【专利技术属性】
技术研发人员:陈殷刘磊
申请(专利权)人:中南大学
类型:发明
国别省市:

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