第十三届全国表面工程大会暨第十二届全国青年表面工程论坛

黑磷（BP）作为新型固体润滑材料，在液体润滑和自润滑材料领域的研究中有优异的表现，研究潜力巨大。针对BP纳米材料的环境不稳定性，本研究从摩擦化学的角度切入，对BP微观摩擦润滑行为和微观机理进行了探索。结合BP在大气环境的退化特征，发现二维黑磷片表面基团的引入对其表面减磨有积极作用：BP纳米片表面引入的P=O有利于水分的吸附，促使P-O-P键的水解和P-OH基团的生成，P-OH官能团的引入可使BP表面摩擦力降低~50%；水分子吸附对于BP表面氧化层摩擦减磨具有关键作用，退化后产生的P=O和P-OH基团有利于其表面形成润滑水层，从而减小摩擦。且在研究中发现，退化的BP纳米片与SiO₂基底间形成了具有超低剪切强度的界面，在探针的侧向推动下，BP纳米片可在SiO₂表面发生滑动，界面剪切强度低至0.029±0.004 MPa，与石墨烯层间以及MoS₂层间剪切强度在同一水平；BP纳米片的退化增强了其对水的吸附，改变了与SiO₂的界面结构：BP纳米片表面形成了由P-OH基团束缚的受限水层，以及SiO₂表面由Si-OH基团吸附的有序水层，避免了BP与SiO₂的相互作用，流动自由水层的存在使界面实现超低剪切。
 

黑磷,二维材料,纳米摩擦,摩擦化学