密蘇里科技大學(xué)研究出新型二維納米材料 可用做超級(jí)潤(rùn)滑劑
據(jù)外媒報(bào)道,密蘇里科技大學(xué)正在研究的名為MXenes的新型二維納米材料,可能會(huì)帶來新的超級(jí)潤(rùn)滑劑,從而更好地保護(hù)未來火星車的脆弱運(yùn)動(dòng)部件。美國(guó)宇航局(NASA)派往紅色星球的機(jī)器人探測(cè)器無論從科學(xué)還是技術(shù)的角度來看,都取得了顯著的成功,但仍有很大的改進(jìn)空間;鹦鞘且粋(gè)非常惡劣的環(huán)境,有著極端的溫度、輻射、零濕度、低大氣壓、高二氧化碳含量以及化學(xué)性質(zhì)惡劣的土壤。
'這意味著,隨著未來的漫游車變得更大、更精密,并被設(shè)計(jì)成在更雄心勃勃的任務(wù)中運(yùn)行更長(zhǎng)時(shí)間,必須對(duì)其潛在的故障點(diǎn)進(jìn)行仔細(xì)檢查。 一個(gè)典型的例子是“毅力號(hào)”漫游車,它距離更換機(jī)油還有1億英里,而且必須在其關(guān)節(jié)中使用潤(rùn)滑油,這些潤(rùn)滑油必須在15年或更長(zhǎng)時(shí)間內(nèi)不發(fā)生故障。更糟糕的是,這些潤(rùn)滑油不僅要在火星上生存,而且還要在航天器發(fā)射前的生物消毒過程中以及在深空穿越的幾個(gè)月中生存。 與阿貢國(guó)家實(shí)驗(yàn)室的納米級(jí)材料中心合作,Vadym Mochalin博士領(lǐng)導(dǎo)的密蘇里科技團(tuán)隊(duì)正在研究MXenes(發(fā)音為Maxines),作為生產(chǎn)火星友好型固體超級(jí)潤(rùn)滑劑的一種方法。MXenes是金屬碳化物,它是一種二維無機(jī)化合物,具有一些不同尋常的特性,如導(dǎo)電能力。它們還可以被配置成具有極低摩擦力的堅(jiān)韌表面。 為了測(cè)試這一概念,研究人員將碳化鈦MXene沉積在涂有二氧化硅的硅基盤上。然后,在旨在將濕度降至最低的氮?dú)鈿夥罩校瑢A盤與一個(gè)類似金剛石的碳涂層鋼球滑動(dòng)。研究人員發(fā)現(xiàn),Mxene具有超強(qiáng)的潤(rùn)滑性,摩擦系數(shù)為0.0067~0.0017。 然后,團(tuán)隊(duì)在MXene中加入了石墨烯,使得摩擦力又降低了37.3%,磨損也降低了2倍。這意味著它不僅可以在太空任務(wù)中得到潛在的應(yīng)用,而且還可以在陸地上使用,因?yàn)榕c許多其他潤(rùn)滑劑不同,它不需要化石燃料作為原材料。 “當(dāng)我看到火星上的探測(cè)器著陸時(shí),我想:‘如果它的一個(gè)輪子里的潤(rùn)滑劑失效了怎么辦’,”Mohalin說,“然后我就和我們?cè)贛Xenes上的工作聯(lián)系起來了,因?yàn)槲蚁氲搅宋覀儎倓偘l(fā)現(xiàn)MXenes在沒有氧氣和濕度的大氣中表現(xiàn)出了超強(qiáng)的潤(rùn)滑性,接近火星上的情況! 該成果發(fā)表在《Materials Today Advances》雜志上。 相關(guān)鏈接:https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S2590049821000035 |