清華大學(xué)摩擦學(xué)國家重點實驗室劉宇宏課題組揭示金屬有機(jī)框架的表面結(jié)構(gòu)與超滑性能間的構(gòu)效關(guān)系

摩擦能量耗散機(jī)制與潤滑材料的本征結(jié)構(gòu)參數(shù)密切相關(guān)，目前已報道的微觀摩擦機(jī)制表明無機(jī)-有機(jī)雜化結(jié)構(gòu)可能是將有望成為有潛力的新型超潤滑材料，而金屬有機(jī)框架(MOFs)是其中重要的亞類，這一猜想已被前期工作所證實。摩擦學(xué)國家重點實驗室劉宇宏課題組基于此建立了金屬-有機(jī)結(jié)構(gòu)組分與摩擦學(xué)性能間的構(gòu)效關(guān)系((Nano Today 40(4): 101262))?？紤]到摩擦學(xué)性能也與材料表面結(jié)構(gòu)息息相關(guān)關(guān)系密切，通過改變表面結(jié)構(gòu)調(diào)控材料界面與摩擦學(xué)性能將成為實現(xiàn)界面超滑的重要策略間的關(guān)系亟待研究。

近日，劉宇宏課題組基于前期建立的構(gòu)效關(guān)系，以銅離子和卟吩配體組成的CuTCPP MOFs為研究對象，精心設(shè)計了4種表面結(jié)構(gòu)不同但晶體結(jié)構(gòu)都為CuTCPP的MOFs，并進(jìn)行了微觀摩擦測試，測試結(jié)果表明表面結(jié)構(gòu)的改變可以對摩擦學(xué)性能產(chǎn)生巨大影響，摩擦系數(shù)可以上升到4倍而黏附力可以提高至2倍。通過原子摩擦圖以及從圖中提取的原子級黏滑曲線清晰地揭示了不同表面結(jié)構(gòu)對超滑性能的影響機(jī)制，自此表面結(jié)構(gòu)與超滑性能間的構(gòu)效關(guān)系得以建立，構(gòu)效關(guān)系進(jìn)一步完善趨于完整，可為從事超滑材料設(shè)計的研究者提供準(zhǔn)確全面的指導(dǎo)。

該成果近期發(fā)表于國際期刊《Applied Materials Today》，題為“The relationship between surface structure and super-lubrication performance based on 2D MOFs”。論文第一作者為清華大學(xué)摩擦學(xué)國家重點實驗室博士生劉磊，通訊作者為劉宇宏長聘副教授，該工作受到國家自然科學(xué)基金(51875303和52105194)的支持。

原文鏈接：https://doi.org/10.1016/j.apmt.2022.101382