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  盡管，通常通過將無機磁性顆粒嵌入到親水性有機聚合物網絡中制備的磁性水凝膠已經在生物醫(yī)學、仿生學和智能軟材料等領域表現出良好的應用前景。但是，開發(fā)其對應物即僅由無機磁性顆粒和水構成的凝膠仍然是一項吸引人的挑戰(zhàn)，因為它具有制備方便、安全性高、生態(tài)友好和在強輻照條件下良好穩(wěn)定性等潛在優(yōu)勢。此外，雖然磁性凝膠已被用于許多工業(yè)和生物醫(yī)學相關領域，但關于磁性凝膠在摩擦學領域中應用的報道仍然較為罕見。

  近日，中國科學院蘭州化學物理研究所徐路研究員團隊報道了一種僅由氨基化四氧化三鐵納米顆粒和水組成的高潤滑、自愈合、可化學降解、阻燃與抗輻射磁性凝膠。在高速離心作用下，復合四氧化三鐵納米顆粒表現出強的靜電斥力或弱的范德華締合，可在2 - 12的寬pH范圍內形成高含水量凝膠。所制得的磁性凝膠具有高機械彈性、良好的觸變性能、可控制的磁誘導遷移性能、鹽酸驅動的化學降解性能、高阻燃性和耐高強度紫外輻照性能，因而可以作為一種新型的多功能、智能與環(huán)境友好型半固體潤滑劑。通過產生能夠同時提供滾動和修復作用并在潤滑過程中發(fā)生摩擦化學反應的高強度界面“摩擦潤滑膜”，該凝膠材料在所施加的載荷高達800 N時，仍然能夠提供超低摩擦和磨損。相關研究因此可能為適用于納米技術、機械工程和膠體化學領域的新型無機智能材料的設計提供新的范例。

  所制備純無機磁性凝膠材料的亮點性能匯總： 

  1. 高承載下的優(yōu)異潤滑性能：在潤滑過程中形成的“摩擦潤滑膜”及納米顆粒的滾動及修復作用下，即使對凝膠施加的載荷高達800和1000 N，其摩擦系數也能分別維持在~0.03和~0.08，同時表現出超低的磨損程度。這是首次發(fā)現純無機納米顆粒的半固體潤滑劑能夠實現如此良好的承載能力，此性能對重型設備的潤滑具有重要的意義。

  2. 自修復性能：在交替經受100%和1%的剪切應變時，該凝膠的粘彈性急劇衰減并完全恢復，且這種破壞/修復循環(huán)可至少重復5次，顯示出良好的自修復能力。在可逆的范德華力作用下，經切割而成的兩片四氧化三鐵凝膠塊還可以快速自發(fā)愈合為一個整體。這也是首次在純無機凝膠體系中觀察到切割-自愈合行為。該自修復特性可以使凝膠在作為潤滑劑時有效地克服摩擦和磨損引發(fā)的材料性能損傷問題，繼而實現重型設備或復雜工況下的長期自適應潤滑。

  3. 可化學降解性能：該磁性凝膠能夠在稀鹽酸介質中可完全溶解并化學降解為無機鹽，因而能夠避免廢棄凝膠的棄置和排放所造成的各種環(huán)境污染問題，從而很好地契合了綠色化工和可持續(xù)化學相關研究理念。

  4. 良好的阻燃性能：由于Fe₃O₄凝膠因子的高熱穩(wěn)定性和大量水的存在，所制備的磁性凝膠潤滑劑呈現出了高阻燃性，故而可作為一種傳統有機磁性潤滑脂的安全替代品用于各種摩擦學和機械工程領域。

  原文鏈接：https://doi.org/10.1039/D3TA06133G