第十四届全国表面工程大会

451 / 2022-10-31 11:02:09

环境适应性仿生变色龙MoS2基薄膜结构设计

二硫化钼,固体润滑,环境适应性,多层结构

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针对空间运动机械部件的特殊性和服役环境的苛刻性，传统MoS₂润滑薄膜已无法满足极端苛刻和复杂多变环境工况下的长寿命要求。本研究受变色龙环境保护色的启发，构筑了MoS₂/WC/Ag“三明治”仿生纳米多层结构，采用非平衡磁控溅射技术制备了所设计的薄膜体系，对其进行了为期21天的盐雾试验，其盐雾前后在大气环境下的摩擦磨损性能几乎没有变化，摩擦系数低至0.07，磨损率低至2.0×10^-7mm³/N·m。综合运用各种实验表征方法，并结合密度泛函理论的第一性原理计算，揭示了MoS₂/WC/Ag“三明治”结构薄膜耐蚀性和低摩擦磨损的相关机制：（1）银以纳米颗粒形式粘结在二硫化钼与碳化钨的界面，在受力、受热、腐蚀环境下均能扩散至表面形成保护层；（2）银在摩擦诱导下促进摩擦转移膜的形成，保护二硫化钼不受氧化；（3）滑动界面由MoS₂（002）/WO₃/Ag构成，协同增强薄膜的环境适应性和摩擦学性能。