基于胆碱氯化物/环氧树脂涂层的湿度驱动固-液转变润滑机制研究

针对传统润滑材料泄漏、补充困难及机械性能下降等问题，西南交通大学团队创新性地将吸湿性材料胆碱氯化物（ChCl）直接嵌入环氧树脂（EP）网络，开发出湿度驱动的固-液相变智能润滑涂层。研究表明，12 wt% ChCl/EP涂层在50%湿度下摩擦系数（0.027）和磨损率（1.1×10?6 mm3 /N·m）较纯EP降低94.09%和99.85%，为高性能环境响应型润滑材料设计提供了新思路。

　　

摩擦和磨损是交通运输、航空航天和机械工业中长期存在的关键问题，占全球能源消耗的23%。虽然液体润滑剂能显著降低摩擦系数，但其易泄漏、难以持续补充的缺陷限制了应用。近年来，通过多孔材料封装或微胶囊技术负载润滑剂的智能材料虽取得进展，但存在制备复杂、成本高、机械性能下降等瓶颈。为此，西南交通大学的研究团队提出了一种颠覆性策略——利用吸湿性材料胆碱氯化物（ChCl）与环氧树脂（EP）复合，开发出湿度驱动的固-液相变智能润滑涂层，相关成果发表于《Materials Today Communications》。

研究团队采用简单的共混固化工艺，将ChCl直接分散于EP基体中，通过SEM观察涂层截面形貌，FTIR分析化学结构，并系统测试不同湿度（10%、50%、90% RH）下的摩擦学性能。关键发现包括：12 wt% ChCl/EP涂层在50% RH时形成均匀液相润滑层，摩擦系数（0.027）和磨损率（1.1×10^?6
mm³
/N·m）较纯EP分别降低94.09%和99.85%；EP网络既延缓ChCl吸湿速率，又维持涂层机械强度；过高湿度（90% RH）会导致润滑层过厚而降低承载能力。

结论与意义：该研究首次实现通过环境湿度调控润滑状态的智能材料设计，避免了复杂载体构建，为开发兼具高机械性能和优异摩擦学特性的涂层提供了普适性方案。其创新性体现在：（1）直接利用ChCl吸湿特性触发固-液转变，简化制备流程；（2）EP网络作为“分子筛”精准控制液相润滑层形成速率；（3）突破传统润滑材料在干/湿环境中的性能矛盾。这项工作不仅推动了智能润滑材料的发展，对能源节约和设备长寿化设计也具有重要指导价值。