通过中国空间站的暴露实验揭示MoS2润滑膜在真实低地球轨道环境中的退化机制

《Advanced Functional Materials》：Unveiling the Degradation Mechanisms of MoS2 Lubricating Films in Authentic Low Earth Orbit via China Space Station Exposure Experiment

空间润滑材料低地球轨道环境暴露研究首次利用中国空间站风侧平台对MoS?-Au薄膜进行1年真实轨道暴露实验，结合XPS、ToF-SIMS等表征技术发现其发生MoS?→Mo+SO?相变，表面氧化与质子化导致摩擦系数增52.2%和磨损寿命降77%。

　　

摘要

固体润滑材料在轨暴露于高活性化学物质后不可避免地会出现性能下降和磨损加速现象，这凸显了亟需阐明其在太空环境中的演变机制。本研究首次将射频溅射制备的MoS₂-Au薄膜通过中国空间站上的暴露平台，在真实的近地轨道（LEO）环境中暴露了一年。通过结合多种表征技术，包括深度分辨X射线光电子能谱、飞行时间二次离子质谱以及机械和摩擦学测试，研究发现MoS₂在原子氧和质子的侵蚀作用下会转化为Mo和S物种，并通过MoS₂O中间体实现这一转化过程。由于MoS₂-Au薄膜表面形成了氧化态和质子化态的物质，其摩擦系数从0.023增加到0.035，磨损寿命减少了77%。除了揭示MoS₂基润滑剂在近地轨道环境中的协同降解机制外，本研究还为下一代太空润滑系统的智能润滑膜设计提供了理论基础。此外，利用空间站平台探究真实太空环境中的材料演变行为，为深入研究太空材料化学奠定了基础。

利益冲突

作者声明不存在利益冲突。