MXenes的润滑-层数与摩擦学性能的依赖性

MXenes的润滑-层数与摩擦学性能的依赖性

借助于原子表面之间的界面力调控，二维材料表现出了独特的低摩擦行为。在广泛的二维材料中，MXenes作为一种新兴的材料，其润滑行为的研究还不够系统和全面。多伦多大学的Chandra Veer Singh教授团队结合分子动力学模拟的方法研究了二维 Ti3C2Tx MXenes的摩擦机制，这些机制归因于它们的表面终止效应。研究发现Ti3C2Tx MXenes没有表现出其他二维材料众所周知的摩擦层依赖性（图1）。虽然MXenes表现出低摩擦而不依赖于厚度，使其在2D材料中具有独特的地位，但MXenes最突出的问题之一是其长期稳定性，因为它们在短短几天内就可能存在导电性降低、结构破坏、和柔性变差的变化。

图1 二维Ti3C2Tx MXenes的摩擦学性能与其层数之间的依赖关系

相反，二维 MXenes的纳米级润滑性可能是由合成产生的终止物种决定。对MXenes进行退火，表明OH终止减少了7%，这意味着摩擦减少了16−57%（图2），与DFT计算一致。最后，MXene薄片的稳定性在从其水性环境中分离出来后得到证明。这项工作表明MXenes可以在任何厚度下提供可持续的润滑性，这使其在二维材料润滑剂中具有独特的地位。

图2 材料表面的组成及其摩擦学性能

文章链接：https://pubs.acs.org/doi/10.1021/acs.nanolett.2c00614?fig=tgr1&ref=pdf