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六方氮化硼基薄膜摩擦界面设计与摩擦行为研究

六方氮化硼，油介质，金属-边缘作用，摩擦学行为，分子吸附

六方氮化硼（h-BN）是一种硼和氮原子sp²杂化形成的二维材料，具有卓越的力学强度、导热性、抗氧化性，耐腐蚀性和润滑性等综合性能，有望成为油或腐蚀介质环境下服役的新型润滑材料。因此，本工作设计并构筑h-BN基摩擦界面，探索其在油介质环境下的摩擦学行为和结构演变过程，探讨了其边缘缺陷、官能团和B-N键极性等结构因素与介质的相互作用，阐明其宏观接触条件下的润滑机制。主要研究内容总结如下：以商业h-BN薄片（h-BNFs）和镍纳米粒子（Ni NPs）为原料，在无机粘结剂的辅助下，通过喷涂技术在不锈钢表面制备复合涂层，并在聚α-烯烃（PAO6）介质环境下考察其摩擦学性能。实验结果和密度函数理论计算表明，Ni NPs可以原位促进氮原子从h-BNFs边缘脱落，形成缺电子h-BNFs和Ni NPs。随后，缺电子Ni NPs吸附空气中氧分子产生超氧自由基，促使氧功能化缺电子态的h-BNFs。氧功能化h-BNFs可稳定地吸附PAO6分子，在SS基材上形成减摩抗磨膜层。此外，Ni NPs和h-BNFs之间的金属-边缘相互作用（SMEI）加速PAO6分子碳化在对偶物表面形成碳基薄膜，为维持长期低摩擦性能发挥关键作用。