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针对载流摩擦中电弧侵蚀磨损与润滑不足的问题，研究人员构建 Mo 涂层 / 铝合金摩擦副并采用镓基液态金属（GLM）润滑。发现 GLM 可抑制磨损、增强导电效率，形成的 Ga@Al 纳米层状结构摩擦层实现 “负磨损”，为导电摩擦材料延寿提供新方案。
在现代工业的精密运转中，导电滑动接触材料如同隐形的 “电力纽带”，广泛应用于航空航天、轨道交通等关键领域。然而，当电流与摩擦交织，一场看不见的 “损耗战争” 悄然上演 —— 机械磨损、腐蚀磨损与电弧侵蚀形成三重威胁，导致材料寿命锐减。传统润滑方案中，导电性能与润滑效果如同鱼与熊掌难以兼得：硫化物或氧化物润滑膜虽能缓解摩擦，却因导电性差引发电弧；铜、银等导电金属虽能传输电流，却易黏着软化，陷入 “高磨耗困局”。如何在电流穿梭的摩擦界面上，构筑一道既导电又耐磨的 “防护盾”，成为摩擦学领域亟待攻克的前沿难题。
为突破这一技术瓶颈，中国科研团队展开了一场跨学科的创新探索。研究团队以耐高温、高硬度的钼（Mo）涂层为 “铠甲”，搭配高导电性的铝合金作为摩擦副，引入镓基液态金属（Gallium-based Liquid Metal，GLM）这一新型导电润滑剂，在载流摩擦环境中开启了材料防护的新实验。这项研究成果发表在《Applied Surface Science》，为导电摩擦材料的延寿难题提供了突破性思路。
研究人员采用的核心技术包括：
- 涂层制备技术：通过爆轰喷涂工艺在基体表面制备 Mo 涂层，所用钼粉经 80℃干燥处理以提升流动性，涂层内部孔隙率仅 0.89%，结构致密性优于多数热喷涂工艺。
- 摩擦副构建技术：将 Mo 涂层与 Al 合金配对形成载流摩擦副，结合 GLM 润滑体系，通过电流 - 摩擦耦合实验平台模拟实际工况。
- 微观表征技术：利用扫描电子显微镜（SEM）观察涂层截面结构，借助 Image J 软件分析孔隙率，并通过能谱分析（EDS）等手段追踪摩擦界面的元素分布与相结构演变。
微观结构与性能表征
爆轰喷涂制备的 Mo 涂层由单一 Mo 相组成，喷涂过程未发生氧化。截面 SEM 图像显示涂层结构致密，孔隙率仅 0.89%，显著低于其他热喷涂方法制备的 Mo 涂层。晶界（GB）分析表明，涂层晶粒分布均匀，为其优异的力学性能奠定基础。
载流摩擦行为与润滑机制
在载流摩擦实验中，未润滑的干摩擦状态下摩擦系数高达 0.40，电压降为 2 V，此时电弧侵蚀导致 Mo 涂层表面出现明显犁沟与熔融坑洞。引入 GLM 后，摩擦系数骤降至 0.15，电压降仅为 0.2 V。惊人的是，摩擦界面原位生成了由 Ga-Al 金属组成的润滑膜，其内部形成独特的 Ga@Al 纳米层状微观结构。这一 “纳米级润滑屏障” 不仅像 “电子高速公路” 般提升接触表面的电子传输效率，更通过层间滑移显著降低机械磨损，甚至观测到 “负磨损” 现象 —— 即摩擦过程中材料表面反而因润滑膜沉积而增厚。
结论与意义
这项研究首次通过原位生成金属润滑膜，实现了载流摩擦材料的近零磨损防护。镓基液态金属（GLM）展现出双重 “超能力”：作为导电润滑剂，它既抑制电弧侵蚀、降低摩擦系数，又通过纳米层状结构的摩擦层构建，赋予 Mo 涂层 “自修复” 般的抗磨损性能。这种集导电性与润滑性于一体的界面调控策略，为航空航天接触器、高铁受电弓等关键导电摩擦部件的延寿提供了全新解决方案，有望推动电力工程领域向高可靠性、长寿命方向跨越发展。
值得关注的是，研究中揭示的 “负磨损” 机制为摩擦学研究开辟了新维度 —— 传统认知中磨损被视为单向损耗过程，而 GLM 诱导的纳米层状结构沉积，证明摩擦界面可通过材料设计实现动态平衡甚至增益。这一发现不仅深化了对载流摩擦耦合损伤机制的理解，更预示着 “主动防护型” 导电材料的广阔研发前景。随着新能源与高端装备制造业的快速发展，此类低磨损、高可靠的材料技术，将成为支撑 “双碳” 目标下绿色工业革命的核心动力之一。
