近日，西安交通大学机械学院教授董光能联合化学学院教授郗凯，以及北京科技大学机械工程学院副教授张毅，在《先进功能材料》上发表研究论文。团队提出了一种可控氧化策略，通过精确调节二维材料MXene的氧化程度，在实现表面均匀氧化的同时保持其层状结构稳定，并使其在摩擦界面表现出不同于原始材料的反应行为。该成果不仅加深了对MXene摩擦化学机制的理解，也为设计新型高性能润滑添加剂提供了具有普适性的思路。

氧化MXene的制备、摩擦学性能及减摩机理。西安交通大学供图

MXene凭借优异的力学性能、易剪切特性以及可调的表面化学性质，在摩擦学领域展现出广阔的应用潜力。然而，MXene在环境条件下容易发生氧化，一旦结构稳定性受到破坏，其润滑性能便显著下降，这一问题长期制约着其作为高性能润滑添加剂的工程化应用。

长期以来，科研界的攻关重点大多聚焦于如何通过抑制氧化来维持MXene的结构完整。但近期研究者们发现，在滑动摩擦的复杂界面环境下，MXene并非单纯退化，而是可以原位转化为稳定的异质摩擦膜，从而提升摩擦学性能。这一发现表明，氧化过程可能在界面功能演化中发挥关键作用。当前，阐明氧化行为如何调控MXene的界面化学演变及其减摩机制，正成为突破其应用瓶颈、推动润滑技术发展的重要方向。

团队实验表明，在滑动过程中，表面氧化结构充当反应活性位点，诱导局部化学转化与键重排；在摩擦应力与界面温升的共同作用下，材料进一步经历摩擦诱导分解与原位重构。最终，在界面形成由多相组成的复合摩擦膜，其中石墨化碳相提供低剪切滑移能力，钛氧化物相则承担载荷支撑与结构保护功能。

该复合结构既降低了界面剪切阻力，又在高接触应力下保持稳定，从而实现减摩与抗磨性能的协同提升。同时，氧化引入的表面官能团增强了材料与金属界面的相互作用，有助于摩擦膜的稳定附着与持续更新。在固态摩擦膜与液体润滑膜的协同作用下，界面实现了从初始接触到稳态润滑的动态演化。

该研究从机理层面揭示了MXene在摩擦环境中的反应性转化行为，突破了以往将氧化视为性能劣化主因的认识，提出通过调控氧化过程引导界面结构演化的新路径。（来源：中国科学报 李媛）

相关论文信息：http://doi.org/10.1002/adfm.75468