突破性固態潤滑劑：奈米級精準降低摩擦

研究人員成功開發出一款名為COK-47的固態潤滑劑，這款產品利用水分子來降低摩擦，效能遠超傳統潤滑劑。這種先進材料由超薄二氧化鈦片層組成，在潮濕環境下形成低摩擦的摩擦膜，使其具有極高的耐用性和效能。

在許多產業中，為特定應用選擇合適的潤滑劑至關重要。潤滑劑不僅能減少摩擦，還能防止過熱、降低磨損並提升能源效率。維也納工業大學（TU Wien）的研究團隊，包括摩擦學與機械工程教授Carsten Gachot、化學教授Dominik Eder，以及客座研究員Xudong Sui，正致力於開發更先進、更有效的潤滑劑。

該團隊推出了一種具有獨特特性的突破性新材料。與傳統的液態潤滑劑不同，COK-47是一種固態粉末狀物質。在奈米尺度上，它由原子級薄層堆疊而成，就像一疊微小的卡片。當接觸到水分子時，這些層片能夠輕鬆滑動，形成一層薄薄的潤滑膜，大幅降低摩擦。這使得COK-47在潮濕環境中表現尤為出色。

多年來，該團隊一直在探索金屬有機框架（MOFs）——這是一種由無機結構單元與有機分子連線而成的新型材料。這些材料可以在原子層面上精確設計，適用於多種應用。在過去的研究中，Dominik Eder的團隊曾將MOFs用作光催化劑，用於氫氣生產和水質淨化。

化學家Pablo Ayala是當前研究的共同作者，他解釋道，COK-47材料的一個重要特點在於其無機成分是二維的二氧化鈦片層，這顯著影響了材料的行為。詳細研究顯示，在潮濕環境中，水分子會分離二氧化鈦片層之間的鍵結，使這些平面結構能夠相互滑動，從而形成所謂的「摩擦膜」。這種滑動膜在減少摩擦方面極為有效，例如在機器的兩個運動部件之間。

工程師Hanglin Li是該研究的第一作者，他表示：「我們將COK-47與目前常用的其他金屬有機框架類潤滑劑進行了比較。結果顯示，COK-47的摩擦係數顯著低於其他材料。」此外，COK-47相較於其他二維材料也更具耐用性，這在實際應用中是一個重要指標。

這項發現為固態潤滑劑領域開闢了全新的研究方向。目前，團隊希望進一步改善材料的效能，並研究如何將其應用於不同且非常具體的場景中。

參考文獻：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 and Carsten Gachot, Advanced Solid Lubrication with COK-47: Mechanistic Insights on the Role of Water and Performance Evaluation, Advanced Science, 13 January 2025. DOI: 10.1002/advs.202415268