在表面工程領(lǐng)域，利用熱噴涂技術(shù)制備的Al2O3、ZrO2基涂層應用廣泛，但由于陶瓷材料本身的特性和制備工藝的特點(diǎn)，利用熱噴涂技術(shù)制備的陶瓷涂層潤滑性能不突出，從而制約了其在高端裝備中的應用。
中國科學(xué)院蘭州化學(xué)物理研究所研究員周惠娣課題組長(cháng)期致力于熱噴涂陶瓷基涂層工藝和性能的研究。最近，該課題組利用涂層本身具有的內部微觀(guān)孔隙或裂紋，通過(guò)水熱反應法，在這些孔隙和裂紋內部原位生長(cháng)出具有潤滑特性的納米片狀MoS2。
該方法實(shí)現了潤滑劑在摩擦表面的有效引入，并對陶瓷涂層摩擦表面原有的缺陷進(jìn)行了修復，最終實(shí)現了熱噴涂陶瓷涂層與金屬對偶之間的有效潤滑，顯著(zhù)降低了陶瓷涂層對金屬對偶的磨損。
在此研究基礎上，為了獲得具有超長(cháng)壽命、低摩擦系數和磨損性能的陶瓷基復合涂層材料，受骨松質(zhì)結構和關(guān)節軟骨營(yíng)養機制的啟發(fā)，研究人員利用熱噴涂工藝制備出了一種具有優(yōu)異摩擦學(xué)性能的仿生智能涂層。該涂層在較大范圍內的摩擦速率和載荷變化下，可保持低的摩擦系數，其在高載荷下（1.4GPa）的摩擦系數為<0.065，并且具有優(yōu)異的摩擦壽命（> 1×106 轉）。在超長(cháng)時(shí)間的摩擦測試過(guò)程中，該涂層不僅自身展現出近零磨損的特性，而且對對偶材料的損傷極其輕微，這種優(yōu)異的摩擦學(xué)性能得益于該陶瓷復合涂層以摩擦熱和壓力為驅動(dòng)力和修復力，在摩擦表面形成了可不斷修復的類(lèi)“軟骨層”。
圖1 內孔原位生長(cháng)固體潤滑相的復合涂層的摩擦學(xué)性能
圖2 具有優(yōu)異摩擦學(xué)性能的仿生智能涂層
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