铜掺杂TiNbCrZrN高熵陶瓷薄膜的结构与力学优化：提升抗氢脆性能研究

为解决水基润滑剂承载能力不足的关键问题，研究人员开发了新型CeO2/A-BDS复合添加剂，通过稀土氧化物与酸化生物柴油烟灰的协同作用显著提升润滑性能。该研究揭示了复合颗粒在高载荷下的摩擦学机制，为环保高性能润滑剂的开发提供了新策略。

　　

随着环保需求的日益增长，水基润滑剂因其生物可降解性和低毒性成为石油基产品的理想替代品。然而，这类润滑剂在极端工况下的承载能力不足严重限制了其应用。传统解决方案如添加水凝胶或离子液体虽能部分改善性能，但纳米颗粒分散稳定性差仍是技术瓶颈。尤其值得注意的是，稀土基纳米添加剂（如CeO₂）在油基体系中表现卓越，却鲜少应用于水基系统。

针对这一挑战，巢湖大学（Chaohu University）的研究团队创新性地将CeO₂纳米颗粒与酸化生物柴油烟灰（A-BDS）复合，开发出具有优异分散稳定性和摩擦学性能的CeO₂/A-BDS添加剂。该成果发表于《Applied Surface Science Advances》，通过材料复合与界面调控实现了水基润滑剂性能的突破性提升。

研究采用酸氧化法改性BDS提升亲水性，结合溶胶-凝胶法制备CeO₂/A-BDS复合材料。通过四球摩擦试验机评估润滑性能，结合TEM、XPS等技术分析材料结构与摩擦化学机制，并采用分子动力学模拟阐释界面相互作用。

材料表征
TEM显示酸处理使BDS边缘锐化并暴露更多活性位点，CeO₂以5-10 nm粒径均匀锚定在A-BDS表面。XPS证实复合材料中Ce³⁺/Ce⁴⁺氧化还原对的存在，这是其摩擦催化活性的关键。

摩擦学性能
在400 N高载荷下，含0.5 wt% CeO₂/A-BDS的水基润滑剂摩擦系数降低42%，磨斑直径缩小62%，显著优于单一组分。转速实验表明复合材料在0.13-0.65 m/s范围内均保持稳定润滑效果。

作用机制
摩擦过程中，CeO₂通过价态转变促进摩擦化学反应，与A-BDS协同形成含Ce-O-C键的碳基保护膜。分子模拟揭示CeO₂(111)晶面与钢铁表面存在强电子相互作用，这是界面膜高结合力的本质原因。

该研究不仅证实了稀土-碳复合材料在水基体系中的适用性，更建立了"结构设计-性能调控-机制阐释"的全研究链条。其创新点在于：首次将废弃BDS资源化利用为润滑增强相；开发出兼具高稳定性和反应活性的复合添加剂；为设计环境友好型高性能润滑材料提供了理论依据和实践范式。这项技术有望应用于精密机械、新能源汽车等对环保与性能双重需求的领域，推动绿色制造技术的发展。