香港城大杨勇/兰州化物所杨军Materials Today：超薄范德华Ti-MXene润滑剂——开创高温高压润滑的新材料平台

如何在高温、高压、复杂摩擦环境下实现持久润滑，是航空航天、先进制造、MEMS和医疗植入材料等行业亟需突破的技术瓶颈。传统固体润滑剂，如MoS₂、石墨、PTFE涂层，面临尺寸厚、贴附弱、润滑易失效等问题，难以满足多尺度、极端工况的润滑需求。

香港城市大学杨勇教授团队和中国科学院兰州化物所杨军研究员团队在Materials Today最新发表的研究中，提出了一种全新的零维/零维Ti-MXene原位杂化二维固体润滑剂解决方案。该纳米膜厚度可控制在30~50 nm，可承受高达20 GPa的接触压力，在473–573 K的高温下实现摩擦系数<0.01、磨损率<10⁻⁹ mm³/Nm的近零磨损表现，实现了介观超润滑。

这一创新材料的核心在于：采用原位杂化策略，将金属Ti纳米晶与Ti₃C₂Tx MXene纳米晶在聚合物衬底中协同生长，形成高强、高延展、导电性强的0D/0D混合结构；通过聚合物表面屈曲剥离法（PSBEE）制备出大面积、自由悬垂、可转移的独立式纳米膜，可贴合复杂工程基材（钛合金、不锈钢、PTFE）表面，形成类“电子皮肤”式润滑层；在摩擦过程中，MXene分解诱导“快速纳米氧化”与碳迁移，在界面原位生成动态钝化层，赋予材料自适应修复能力，实现多循环稳定润滑。

图1. 独立式0D/0D化学键合的Ti-MXene 纳米膜的成分和微观结构。

宏观测试显示，仅8层Ti-MXene纳米膜即可将钛合金在473 K下的摩擦系数从0.59降至0.27，磨损率降低6倍。而当转移16层纳米膜并优化表面粗糙度后，系统可稳定工作超过5000次循环，展现出极高的工程耐久性。

图2. Ti-MXene 纳米膜作为保形贴合的范德华润滑剂的长效润滑性能。

应用前景方面，该材料平台可广泛服务于：高精度微机电系统（MEMS）关节/接触面、可穿戴/植入式医疗设备的超薄润滑包覆层、微纳传感器与人机接口表面的超柔润滑贴膜。该工作不仅提出了一种全新的润滑膜结构范式，也开拓了高性能二维功能材料在极端摩擦环境下的工程落地新路径。

文章链接：

https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S136970212500286X

来源：高分子科学前沿

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