大到工业生产，小到交通出行，移动组件中的所有接触表面都会遇到无处不在的摩擦和磨损，从而造成严重的能源浪费、环境污染和安全隐患。开发实现具有接近零摩擦的超润滑性（SL）材料，将摩擦和磨损降至最低是减少相关有害影响的关键。长期以来，油基润滑由于其出色的润滑效果、易于补充的便捷操作而被广泛使用。然而，由于润滑油的高粘度以及实际工况的苛刻条件，油基润滑在实现SL的道路上遇到了难以克服的摩擦系数瓶颈。此外，油基润滑的优异性能往往依赖于添加剂的使用，如何在不使用有害添加剂的情况下实现超低摩擦和磨损仍然极具挑战。

       本工作中，我们对力学性能、摩擦学性能和催化性能进行了综合评估，选择了二维层状材料MoS₂和过渡族金属硼化物TiB₂作为薄膜的组分，采用磁控共溅射制备了一种双相结构纳米复合（DPNC）TiB₂-MoS₂薄膜。通过DPNC薄膜与基础油的耦合实现了宏观超耐久超润滑性，特点是同时具有超低摩擦系数（约0.007）和磨损率（约9.8×10⁻⁹ mm³/N·m）。值得注意的是，这种非凡的SL状态是在达到数百兆帕的高接触压力下实现的，并且在超过10千米的超长滑动距离内保持稳定。结合实验分析和计算模拟阐释了超滑机制，即TiB2提供了从基础油中原位提取碳源的催化能力；而MoS₂提高了催化选择性，以促进最佳减摩类富勒烯碳结构的形成。第一性原理应力-应变计算表明，薄膜的优异耐磨性可归因于TiB₂骨架在恒压剪切下的优异力学强度。本研究提供了一种开发高性能超润滑、超耐磨材料的有效策略，为超润滑状态在工程化应用中的实现提供了新的可能。

       该工作于2022年11月2日在线发表于《Cell Reports Physical Science》，题为“Macroscale Superdurable Superlubricity Achieved in Lubricant Oil via Operando Tribochemical Formation of Fullerene-like Carbon”

       相关文章：Jingjie Pan, Xinxin Gao, Chang Liu*, Kan Zhang*, Weitao Zheng, Changfeng Chen, “Macroscale Superdurable Superlubricity Achieved in Lubricant Oil via Operando Tribochemical Formation of Fullerene-like Carbon”, Cell Reports Physical Science 3, 101130 (2022)

       文章链接：https://doi.org/10.1016/j.xcrp.2022.101130