源自木薯植物废料的超润滑涂层从根本上降低了金属零件之间的摩擦力

科学家们利用木薯植物的生物废料制造出一种涂层，几乎可以消除金属零件的摩擦。这一突破有望提高燃油经济性，延长运动部件的使用寿命，并为各行各业节省大量成本。

尽管机械内部的运动部件能为我们做很多事情，但它们也有一个固有的问题：摩擦。根据非洲和美国不同机构的科学家刚刚发表的一篇研究论文，摩擦每年消耗的能源约占全球总发电量的五分之一。此外，作者还写道，机械摩擦造成的损失占工业化经济体国内生产总值的 1% 到 4%。研究人员说，在汽车行业，投入乘用车的燃料中约有 30% 是用来克服摩擦的。

因此，减少摩擦会对机器的工作成本产生重大影响，并有可能节省汽车运行所需的燃料。由纽约州立大学理工学院院长 Winston”Wole”Soboyejo 和博士后研究员 Tabiri Kwayie Asumadu 领导的研究团队决定迎接摩擦挑战，重点研究”超润滑”这一概念。超润滑是指两种运动的干燥材料相互接触时摩擦力接近零的状态。

迄今为止，超润滑行为只出现在纳米尺度的超小颗粒之间。但新的研究表明，这种现象在宏观尺度上也是可能的。

为了让它发挥作用，研究人员使用一种低成本的高温生物废料处理工艺，将木薯植物中提取的碳沉积到金属表面。一旦碳与金属结合，就会产生石墨烯的足迹，石墨烯是一种由单层碳原子组成的材料。这种材料填满了磨损造成的刘海，形成了纯石墨烯接触点，保护了下面的金属。

在测试中，与钢和镍基底粘合在一起的碳可以达到几乎无摩擦的状态，在正常条件下可持续使用约 15 万次。

“这项研究可以触及大多数行业，”阿苏马杜说。”从生物医学到能源行业，再到几乎所有的制造业，这种方法都能帮助延长机器零件的寿命，降低维护和更换成本，并创造一个更具可持续性的工业未来。”

介绍这些发现的论文已发表在《今日应用材料》杂志上。

Robust macroscale superlubricity on carbon-coated metallic surfaces

https://doi.org/10.1016/j.apmt.2024.102140