IF 14.3！COK-47的先进固体润滑：水的作用机制与性能评估

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金属有机框架（MOF）纳米颗粒因其可调结构和表面效应作为润滑添加剂引起了广泛关注。然而，其固体润滑性能的研究却很少。本文介绍了一种新型钛基MOF（COK-47）粉末在固体润滑中水分的积极作用。与AISI 304钢对钢滑动相比，COK-47在室温空气中实现了8.5倍的摩擦减少。此外，COK-47在各种对磨材料（包括Al₂O₃、ZrO₂、SiC和Si₃N₄）上均保持了类似的低摩擦系数（0.1–0.2）。值得注意的是，与其他广泛研究的MOFs（如ZIF-8、ZIF-67）和二维材料粉末（如MXene、TMD、rGO）相比，COK-47在相同实验条件下表现出最低的摩擦系数（≈0.1）。拉曼光谱、X射线衍射、X射线光电子能谱、能量色散X射线光谱、扫描电子显微镜和透射电子显微镜分析表明，摩擦膜是通过COK-47在含湿空气中水解形成的无定形膜。密度泛函理论进一步证实，水催化了COK-47的分解，这是形成摩擦膜的关键步骤。本研究展示了利用MOF和水辅助润滑机制的思想，为MOF在摩擦学中的应用提供了新见解，并突出了机械工程与化学的跨学科贡献。

创新点

1. 揭示了水分在COK-47 MOF固体润滑中的关键作用，为润滑机制研究提供了新视角。

2. COK-47在多种对磨材料上表现出极低的摩擦系数（≈0.1），优于其他MOFs和二维材料。

3. 通过实验和理论计算，阐明了COK-47在含湿空气中水解形成无定形摩擦膜的机制。

4. 结合机械工程和化学方法，深入研究了MOF的润滑性能，为材料设计和应用提供了新思路。

对科研工作的启发

1. MOF材料不仅可作为润滑添加剂，还可通过结构调控优化其摩擦学性能。

2. 水分、温度等环境因素对润滑性能的影响值得深入研究，为实际应用提供指导。

3. 结合实验表征和理论计算，可以更全面地理解润滑机制。

4. 通过调控MOF的结构和表面特性，设计具有优异润滑性能的新型材料。

思路延伸

1. 研究其他MOF材料的润滑性能，探索其在不同环境下的应用潜力。

2. 将COK-47与其他润滑材料复合，研究其协同润滑效应。

3. 研究COK-47在高温、高压或真空等极端条件下的润滑性能，拓展其应用范围。

4. 在工业设备中验证COK-47的润滑性能，推动其实际应用。

5. 探索COK-47在生物医学领域（如人工关节润滑）的应用潜力。

Advanced Solid Lubrication with COK‐47: Mechanistic Insights on the Role of Water and Performance Evaluation

Adv. Sci. (IF 14.3)

Pub Date  : 2025-01-14

DOI : 10.1002/advs.202415268

Hanglin Li, Xudong Sui, Pablo Ayala, Edoardo Marquis, Hannah Rabl, Adrian Ertl, Pierluigi Bilotto, Yazhuo Shang, Jiusheng Li, Lu Xu, Maria Clelia Righi, Dominik Eder, Carsten Gachot

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