通过摩擦化学反应将硒纳米粉转化为润滑性二维硒化物层
材料科学
2023-04-28 v1 化学物理
摘要
过渡金属二硫属化物(TMD)涂层因其优异的摩擦学行为而引起了巨大的科学和工业兴趣。典型例子是MoS2，尽管硒化物和碲化物已展现出更优的摩擦学性能。在此，我们描述了一种创新的原位(in-operando)转化方法：将硒纳米粉撒布在镀有Mo和W薄膜的滑动金属表面上，使其转化为润滑性二维硒化物。先进的材料表征证实了含硒化物薄摩擦膜的摩擦化学形成，在环境空气中将摩擦系数降低至0.1以下，达到通常使用全配方润滑油的水平。摩擦学条件下的第一性原理分子动力学模拟揭示了由纳米粉经剪切诱导合成硒化物单层的原子机制。硒纳米粉的使用提供了热稳定性并防止真空环境中的放气。此外，在接触界面 prevailing 条件下硒纳米粉与过渡金属涂层的高反应性产生了高度可重复的结果，使其特别适用于以固体润滑剂补充滑动部件，避免了由环境分子引起的TMD润滑性退化的长期问题。所提出的直接方法展示了一种非常规且巧妙的原位合成TMD并利用其减摩抗磨作用的途径。
引用
@article{arxiv.2304.14311,
title = {Se Nano-Powder Conversion into Lubricious 2D Selenide Layers by Tribochemical Reactions},
author = {Philipp G. Grützmacher and Michele Cutini and Edoardo Marquis and Manel Rodríguez Ripoll and Helmut Riedl and Philip Kutrowatz and Stefan Bug and Chia-Jui Hsu and Johannes Bernardi and M. Clelia Righi and Carsten Gachot and Ali Erdemir},
journal= {arXiv preprint arXiv:2304.14311},
year = {2023}
}