密蘇里科技大學(xué)研究出新型二維納米材料 可用做超級潤滑劑
據(jù)外媒報道,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,可能會帶來新的超級潤滑劑,從而更好地保護(hù)未來火星車的脆弱運(yùn)動部件。美國宇航局(NASA)派往紅色星球的機(jī)器人探測器無論從科學(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)計成在更雄心勃勃的任務(wù)中運(yùn)行更長時間,必須對其潛在的故障點進(jìn)行仔細(xì)檢查。 一個典型的例子是“毅力號”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)中使用潤滑油,這些潤滑油必須在15年或更長時間內(nèi)不發(fā)生故障。更糟糕的是,這些潤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月中生存。 與阿貢國家實驗室的納米級材料中心合作,Vadym Mochalin博士領(lǐng)導(dǎo)的密蘇里科技團(tuán)隊正在研究MXenes(發(fā)音為Maxines),作為生產(chǎn)火星友好型固體超級潤滑劑的一種方法。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韌表面。 為了測試這一概念,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氣氣氛中,將圓盤與一個類似金剛石的碳涂層鋼球滑動。研究人員發(fā)現(xiàn),Mxene具有超強(qiáng)的潤滑性,摩擦系數(shù)為0.0067~0.0017。 然后,團(tuán)隊在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,因為與許多其他潤滑劑不同,它不需要化石燃料作為原材料。 “當(dāng)我看到火星上的探測器著陸時,我想:‘如果它的一個輪子里的潤滑劑失效了怎么辦’,”Mohalin說,“然后我就和我們在MXenes上的工作聯(lián)系起來了,因為我想到了我們剛剛發(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 |