h-BN中的O-to-N原子取代会阻碍其在潮湿环境中的层间滑移

《Small》：O-to-N Atom Substitution in h-BN Impedes its Interlayer Slip in Humid Environments

六方氮化硼因其独特的结构化学特性成为固体润滑剂，在潮湿高温环境中表现出低摩擦特性。通过等离子预处理调控表面原子构型，研究发现氧掺杂、氢锁定及氮补充分别通过吸附水分子形成纳米水层促进界面滑移，或抑制水分子聚集降低摩擦。该策略为理解其低摩擦机理及设计抗磨涂层提供理论支撑。

　　

摘要

六方氮化硼（h-BN）独特的结构和化学多样性使其成为优异的固体润滑材料，尤其是在潮湿和高温环境中。然而，由于在宏观摩擦过程中h-BN的相变、缺陷形成和异质原子掺杂之间的复杂相互作用，要理解降低/增加摩擦力的主导因素仍然是一个重大挑战。本研究通过等离子体预处理改变h-BN的初始表面原子构型，探讨了其在潮湿环境中的低摩擦特性。这种处理方法包括直接引入氧原子（氩/氧等离子体）、锁定氮原子（氢等离子体）或提供额外的氮原子（氮等离子体）。这一策略有效地阐明了水分子与h-BN之间的关键界面相互作用，从而实现低摩擦和低磨损效果，其关键在于h-BN能够有效吸附水分子形成纳米级水层，进而促进层间滑动。相反，氧掺杂、氮原子锁定以及氮原子的供应减少了h-BN层间的水分子聚集，导致摩擦力不同程度的增加。对h-BN的这种有针对性的调控为理解其低摩擦特性提供了理论基础，并为潮湿环境下的抗摩擦设计提供了全面的指导。

利益冲突

作者声明不存在利益冲突。