受生物启发的协同界面锚定机制，用于实现高稳定性的石墨润滑剂

《Science China-Materials》：Bio-inspired synergistic interfacial anchoring for highly stable graphite lubricants

　　

摘要

石墨润滑剂对于制造高质量、高效率的难熔金属拉丝至关重要，然而其分散稳定性不足常常限制了其实际应用。受到生物表面活性剂协同机制的启发——该机制通过结合多种生物表面活性剂来共同降低表面能和摩擦力——研究人员设计了一种由十二烷基苯磺酸钠和木质素磺酸钠组成的二元阴离子表面活性剂系统，以通过协同效应提升分散性和稳定性。具体而言，计算得到的协同参数β为-2.34。这种石墨润滑剂能够保持均匀分散状态长达60天。分子动力学模拟结合密度泛函理论计算证实，协同效应源于空间位阻、静电排斥、π-π堆积和氢键作用。这些多层次的二级相互作用共同增加了石墨/表面活性剂/水三相界面的形成能，从而有效润湿颗粒粉末并提高稳定性。在金属拉丝过程中，石墨润滑剂可将模具与金属丝之间的摩擦系数降低至0.06，最终使得拉制的钨丝具有更优异的表面完整性、更大的环直径以及更高的抗拉强度，优于使用单一表面活性剂的方案。本研究为设计用于高质量金属拉丝的有效石墨润滑剂提供了实验和理论指导。

此图片的替代文本可能是由AI生成的。

石墨润滑剂对于制造高质量、高效率的难熔金属拉丝至关重要，然而其分散稳定性不足常常限制了其实际应用。受到生物表面活性剂协同机制的启发——该机制通过结合多种生物表面活性剂来共同降低表面能和摩擦力——研究人员设计了一种由十二烷基苯磺酸钠和木质素磺酸钠组成的二元阴离子表面活性剂系统，以通过协同效应提升分散性和稳定性。具体而言，计算得到的协同参数β为-2.34。这种石墨润滑剂能够保持均匀分散状态长达60天。分子动力学模拟结合密度泛函理论计算证实，协同效应源于空间位阻、静电排斥、π-π堆积和氢键作用。这些多层次的二级相互作用共同增加了石墨/表面活性剂/水三相界面的形成能，从而有效润湿颗粒粉末并提高稳定性。在金属拉丝过程中，石墨润滑剂可将模具与金属丝之间的摩擦系数降低至0.06，最终使得拉制的钨丝具有更优异的表面完整性、更大的环直径以及更高的抗拉强度，优于使用单一表面活性剂的方案。本研究为设计用于高质量金属拉丝的有效石墨润滑剂提供了实验和理论指导。

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