作为一项前沿技术，油基超滑（Oil-based superlubricity）的近零摩擦和近零磨损特性，为满足现役油润滑技术所面临的低能耗、超长服役寿命等要求提供了全新的解决思路。然而，目前油基超滑体系中的润滑剂黏度较低（与水相当），同时摩擦副主要集中于陶瓷及少量不锈钢材料，致使油基超滑无法在现役润滑油（黏度比水高1-2个数量级）中实现，更无法满足装备的高承载及运动摩擦副的多样化等要求。因此，构建油基超滑新体系，拓宽摩擦副材料范围，具有重要的学术意义和工程价值。基于此，纳米润滑研究室依靠金属纳米添加剂和聚合物摩擦副之间的协同作用，构筑了油基超滑新体系，近期取得了一系列新突破：
1、铜纳米添加剂与聚醚醚酮摩擦副协同实现油基超滑
研究团队以纳米铜（DDP-Cu NPs）为添加剂、高黏度合成基础油聚α-烯烃（PAO40）为润滑剂；以聚醚醚酮（PEEK）与轴承钢GCr15组成摩擦配副，构建了新型固-液耦合超滑体系。研究发现，PEEK的易成膜特性能弥补润滑油被挤出时摩擦界面上碳源的短缺；DDP-Cu NPs能发挥摩擦催化作用，促进界面上少层石墨烯的原位生成，致使摩擦系数低至0.002、磨损率降至10-9 mm3/(N·m)水平，比文献报道小1-2个数量级；而且该超滑体系无跑合阶段，即为全程油基超滑。
相关成果以“一种润滑油体系及其制备方法和应用、油基超滑系统”为题，申请中国发明专利1件（中国发明专利, 202311075654.6）；以“Whole course oil-based superlubricity for polyetheretherketone-bearing steel sliding pair by introducing tribocatalytically active dialkyl-dithiophosphoric-modified copper nanoparticles in poly-alpha olefin oil”为题发表在摩擦学顶刊Friction（2025, 13(5): 9440954; https://doi.org/10.26599/FRICT.2025.9440954）上。纳米科学与工程研究院2023届研究生王佳静为论文第一作者，高传平副教授为唯一通讯作者。
图1. DDP-Cu NPs添加剂与PEEK摩擦副协同实现油基超滑机理
2、DDP-Cu NPs辅助PEEK-PTFE摩擦配副实现油基超滑
为丰富油基超滑的摩擦副材料类型，并满足现代装备的轻质化要求，研究团队又将PEEK和PTFE（聚四氟乙烯）组成具有内聚能密度（CED）差异的异质聚合物-聚合物摩擦配副，仍以含DDP-Cu NPs的PAO40为润滑介质，从而构建异质摩擦配副（PEEK-PTFE）油基超滑体系。研究发现，CED的差异能促进摩擦界面物质的转移及高性能摩擦膜的形成；PAO40、DDP-Cu NPs、PTFE和PEEK能发挥协同作用，实现了固-液耦合形式的油基超滑，承载能力可提高一倍（达到800 N）、磨损率低至10-11量级，达到近零磨损状态。
图2. DDP-Cu NPs辅助PEEK-PTFE实现油基超滑机理
相关成果以“一种润滑油体系及其制备方法和应用、油基超滑系统”为题，申请中国发明专利1件（中国发明专利, 202311075654.6）；以“Achieving oil-based superlubricity with near-zero wear via synergistic effect between PEEK-PTFE and PAO40 containing DDP-Cu nanoparticles”为题发表在摩擦学顶刊Tribology International（2025, 208:110645. https://doi.org/10.1016/j.triboint.2025.110645）上。纳米科学与工程研究院2025届研究生李珊珊为论文第一作者，高传平副教授为唯一通讯作者。
上述系列工作突破了润滑油黏度对油基超滑的束缚，提供了一种实现油基超滑的新方法；打破了现阶段油基超滑对特定摩擦副材料的特殊限制（目前主要是陶瓷和不锈钢），拓宽了油基超滑的摩擦副材料范围；实现了摩擦界面上液体碳源（润滑油）和固体碳源（聚合物材料）的有效互补，为高性能碳基摩擦膜的原位形成提供了材料保障。研究成果可为新型油基超滑体系的高端设计提供基础实验数据。
河南大学为以上所有成果的唯一完成单位；以上研究工作得到国家自然科学基金、国家重点研发计划项目和中国科学院兰州化学物理研究所、河南科技大学及北方民族大学等单位的重点实验室开放课题支持。
通讯作者简介
高传平，博士，河南大学纳米科学与工程研究院副教授，博士生导师；国家自然科学基金网评专家、教育部和河南省学位论文评审专家、河南省自然科学基金在库专家、河南省科协评审咨询专家；中国机械工程学会摩擦学分会委员、中国颗粒学会青年理事；《摩擦学学报（中英文）》、《Friction》等期刊青年编委。研究方向为无机纳米添加剂、聚合物摩擦学、油基超滑。主持国家自然科学基金2项、其他省部级项目4项；中国科学院、清华大学等单位重点实验室开放课题4项。以第一或通讯作者发表论文30余篇；申请中国发明专利10件，授权6件。
