摩擦能量耗散机制与润滑材料的本征结构参数密切相关，目前已报道的微观摩擦机制表明无机-有机杂化结构可能是将有望成为有潜力的新型超润滑材料，而金属有机框架（MOFs）是其中重要的亚类，这一猜想已被前期工作所证实。，摩擦学国家重点实验室刘宇宏课题组基于此建立了金属-有机结构组分与摩擦学性能间的构效关系（（Nano Today 40(4): 101262））。考虑到摩擦学性能也与材料表面结构息息相关关系密切，通过改变表面结构调控材料界面与摩擦学性能将成为实现界面超滑的重要策略间的关系亟待研究。
近日，刘宇宏课题组基于前期建立的构效关系，以铜离子和卟吩配体组成的CuTCPP MOFs为研究对象，精心设计了四种表面结构不同但晶体结构都为CuTCPP的MOFs，并进行了微观摩擦测试，测试结果表明表面结构的改变可以对摩擦学性能产生巨大影响，摩擦系数可以上升到四倍而粘附力可以提高至两倍。通过原子摩擦图以及从图中提取的原子级粘滑曲线清晰的揭示了不同表面结构对超滑性能的影响机制，自此表面结构与超滑性能间的构效关系得以建立，构效关系进一步完善趋于完整，可为从事超滑材料设计的研究者提供准确全面的指导。
图1. 不同表面结构的CuTCPP制备过程
图2. 通过原子摩擦图呈现出表面的原子相结构，原子级粘滑曲线揭示了表面结构对摩擦行为的影响机制
该成果近期发表于国际期刊《Applied Materials Today》，题为“The relationship between surface structure and super-lubrication performance based on 2D MOFs”。论文第一作者为清华大学摩擦学国家重点实验室博士生刘磊，通讯作者为刘宇宏长聘副教授，该工作受到国家自然科学基金（51875303和52105194）的支持。
原文链接：https://doi.org/10.1016/j.apmt.2022.101382
期刊简介：《Applied Materials Today》是Elsevier出版社旗下材料科学领域知名刊物之一，专注发表新兴材料的前沿应用型研究工作，最新影响因子IF = 10.041。