摩擦能量耗散机制表明理想的润滑材料应具有低表面自由能、高表面刚度、高环境稳定性等要求，而现有的润滑材料不能完全具备上述特性，沸石咪唑骨架（ZIFs）具有无机材料表面刚度高、有机材料表面自由能低的优点，有望成为实现环境鲁棒性超润滑的理想材料。高端装备界面科技全国重点实验室刘宇宏课题组通过调整ZIFs分子结构，降低摩擦能量耗散，从而实现超润滑调制。这有助于建立结构参数与润滑性能之间的结构函数关系，为二维超润滑材料的精确设计奠定基础。

研究简介

近日，刘宇宏课题组基于前期建立的金属有机框架（MOFs）的结构组分与摩擦学性能间的构效关系，以其子类沸石咪唑骨架（ZIFs）为研究对象，通过在叶状沸石咪唑骨架（ZIF@mIm）中掺杂功能化配体和去功能化配体实现有机化程度的连续变化，并对ZIF@mIm及其四个配合物进行微观摩擦学实验。结果表明，ZIFs粘附力和表面刚度随其有机化程度变化的演化规律对其摩擦学行为有很大影响，这导致ZIFs表面摩擦系数可进行数量级调节(μ: 7.6 × 10-3- 2.1 × 10-2)。基于ZIFs的分子水平调节能力所建立的结构参数与润滑性能之间的结构-功能关系，使研究人员能够深入了解有机化程度对摩擦学性能的影响机制，指导超润滑材料的理性设计，从而进一步丰富了国际上对无机-有机杂化材料摩擦学行为机理的理解。

图1. ZIF@mIm及其四个配合物的形貌图，质子磁共振谱和微观摩擦实验结果。

图2. 两种摩擦耗散途径示意图及ZIFs超润滑调制的内在机理。

引用条目：

Y. Li, K. Wang, L. Liu, Y. Liu, Superlubricity modulation by molecular structure of two-dimensional zeolite imidazole frameworks, Materials Today Nano 24 (2023) 100414.

发表情况：

该成果近期发表于国际期刊《Materials Today Nano》，题为“Superlubricity modulation by molecular structure of two-dimensional zeolite imidazole frameworks”。

论文作者：

论文第一作者为清华大学摩擦学国家重点实验室博士生李昱昕，通讯作者为刘宇宏长聘副教授，该工作受到国家自然科学基金（51875303）和中国博士后科学基金（2023TQ0184，2023M731941，2022T150353）的支持。

期刊简介：

《Materials Today Nano》是Elsevier出版社旗下材料科学领域知名刊物之一，致力于报道材料科学界广泛关注的最具创新性、最前沿和影响力的工作。最新影响因子IF = 10.3。