综述：二维材料在减阻领域的研究进展：机理与应用

这篇综述系统阐述了二维(2D)材料（如石墨烯、MXenes、MoS2等）在减阻领域的独特优势，重点分析了其界面滑移、润滑膜形成和结构调控三大机理，揭示了这类材料在机械摩擦控制、流体调控和航空航天等领域的应用潜力，并对规模化制备和环境适应性等挑战提出了前瞻性建议。

　　

二维材料的减阻革命

结构特征与性能

二维材料凭借原子级厚度和层状结构展现出非凡特性。石墨烯的sp²杂化碳骨架形成均匀电子云分布，使其水分子滑移长度达27.7 nm；而MoS₂的S-Mo-S三明治结构因电荷极化效应，滑移长度仅为5.7 nm。h-BN的六方晶格具有700 GPa的杨氏模量，其层间弱范德华力使剪切强度低至0.25 MPa。MXenes表面丰富的-OH/-F官能团能与基体形成Ti-O-Fe化学键，在PAO润滑油中实现摩擦系数<0.02的超润滑状态。

减阻机制解密

界面滑移方面，基底耦合效应显著：悬浮石墨烯滑移长度达100.9±3.6 nm，而SiO₂基底支撑时骤降至5.7±3.1 nm。激光蚀刻制备的鲨鱼皮V型沟槽能将湍流脉动速度降低32%，湍流猝发频率减少18%。润滑膜形成中，BP/Fe₃O₄纳米复合材料摩擦时生成非晶碳-磷氧化物复合膜，使磨损率下降90%。结构调控方面，CVD法制备的MoS₂/Ti₃C₂T_x异质结构通过层间耦合抑制氧化，其1.2 nm三角形纳米孔使近壁区水分子有序度提升2.7倍。

性能对比与应用突破

材料类型显著影响减阻效率：MXene管状阵列在雷诺数10⁵时减阻率达24.7%，而COFs材料仅8-18%。介质环境同样关键：石墨烯在盐水中的超疏气层可实现25.2%减阻，但在PAO润滑剂中通过纳米片滑动机制减阻效果超50%。航空航天领域，MoS₂涂层使NACA 0012翼型尾涡强度降低30%，而3M公司的乙烯基沟槽薄膜在空客A320机翼应用实现3%减阻。

挑战与未来方向

当前面临三大瓶颈：高温下石墨烯超润滑性能在300°C显著衰减；机械磨损导致MXene边缘碎片化，磨损体积达2.0×10^-6 mm³ Nm^-1；海洋环境中h-BN涂层的生物膜附着问题。突破路径包括：开发h-BN/石墨烯异质结提升热稳定性，SiO₂纳米颗粒掺杂将磨损率降至0.8×10^-6 mm³ Nm^-1，以及仿生表面动态调控等智能解决方案。

这些发现为发展新一代高性能减阻技术提供了重要理论支撑，将推动能源、交通等领域的革新发展。