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【2h】

Mechano-chemical decomposition of organic friction modifiers with multiple reactive centres induces superlubricity of ta-C

机译：具有多个反应中心的有机摩擦改性剂的机械化学分解引起ta-C的超润滑

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Superlubricity of tetrahedral amorphous carbon (ta-C) coatings under boundary lubrication with organic friction modifiers is important for industrial applications, but the underlying mechanisms remain elusive. Here, combined experiments and simulations unveil a universal tribochemical mechanism leading to superlubricity of ta-C/ta-C tribopairs. Pin-on-disc sliding experiments show that ultra- and superlow friction with negligible wear can be achieved by lubrication with unsaturated fatty acids or glycerol, but not with saturated fatty acids and hydrocarbons. Atomistic simulations reveal that, due to the simultaneous presence of two reactive centers (carboxylic group and C=C double bond), unsaturated fatty acids can concurrently chemisorb on both ta-C surfaces and bridge the tribogap. Sliding-induced mechanical strain triggers a cascade of molecular fragmentation reactions releasing passivating hydroxyl, keto, epoxy, hydrogen and olefinic groups. Similarly, glycerol’s three hydroxyl groups react simultaneously with both ta-C surfaces, causing the molecule’s complete mechano-chemical fragmentation and formation of aromatic passivation layers with superlow friction.
机译：具有有机摩擦改进剂的边界润滑下的四面体无定形碳（ta-C）涂层的超润滑性对于工业应用很重要，但其基本机理仍然难以捉摸。在这里，结合的实验和模拟揭示了一种通用的摩擦化学机理，可导致ta-C / ta-C摩擦对的超润滑。针盘式滑动实验表明，通过用不饱和脂肪酸或甘油润滑，而不能用饱和脂肪酸和碳氢化合物润滑，可以实现超低摩擦和超低摩擦。原子模拟显示，由于同时存在两个反应中心（羧基和C = C双键），不饱和脂肪酸可同时在ta-C表面化学吸附并桥接摩擦带。滑动引起的机械应变触发了一系列分子断裂反应，释放出钝化的羟基，酮基，环氧基，氢和烯基。同样，甘油的三个羟基同时与两个ta-C表面反应，导致分子完全机械化学断裂并形成超低摩擦的芳族钝化层。

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