研究背景：

1、聚乙二醇（PEG），也称为聚醚，是合成润滑剂的杰出代表。PEG作为合成润滑油的杰出代表，无法满足高压、高温、高速等现代机械设备日益增长的润滑要求。在基础油中加入润滑剂添加剂以提高其润滑性能是1种有效的策略。

2、纳米材料因其体积小、扩散能力强、化学反应性高等优点，被提议作为润滑剂添加剂的潜在候选者。碳纳米材料因其新颖的结构而成为纳米材料中最突出的成分之一，包括石墨烯、洋葱状碳，纳米金刚石，等等。由于其高机械坚固性、导热性和稳定性、生物相容性和无毒性，它们作为减摩和抗磨添加剂的有前途的候选者引起了人们的极大兴趣。

3、纳米材料在润滑剂中的分散稳定性显著影响摩擦学性能，但它们作为润滑剂添加剂的加入往往给二次分散带来挑战。

研究思路：

通过在基础油PEG中对苯并噻唑（BTA）和苯并噻二唑（BTH）进行定向超声处理，分别原位制备了两种类型的N，S-CDs基润滑剂。N，S-CD（BTA）和N，S-CDs（BTH）具有良好的单分散性，横向尺寸分别约为4.13和5.45 nm，N和S元素均匀分布在CD表面。所获得的基于N、S-CDs的润滑剂表现出自然分散性和9个月以上的长期储存稳定性，可以避免CD添加剂在基础油中的再分散问题。使用SRV-5仪器评估了未经任何后处理的N，S-CDs基润滑剂的润滑行为，并系统分析了N，S-CDs作为基础油PEG添加剂的不同负载、频率和温度的影响。此外，还通过X射线光电子能谱（XPS）和拉曼光谱对N，S-CDs的润滑机理进行了评估，并进行了更详细的讨论。

主要结论：

1、报道了1种通过定向超声处理在基础油中使用杂环化合物作为原料原位制备掺杂杂原子的CD基润滑剂的简便方法。通过在PEG中对苯并噻唑（BTA）和苯并噻二唑（BTH）进行定向超声处理，分别制备了两种基于N，S-CDs的润滑剂。

2、所制备的基于N、S-CDs的润滑剂表现出良好的胶体分散性和超过9个月的长期储存稳定性，并且在不进行任何后处理的情况下表现出优异的抗磨和减摩性能。N，S-CDs（BTH）基润滑剂的承载能力增加到450 N，摩擦系数从0.292降低到0.108，相应的磨损体积可以从17.59×105μm3降低到1.55×105。

3、N，S-CDs基润滑剂的优异摩擦学性能主要归因于摩擦副表面形成的物理吸附膜和摩擦化学膜。它可以很好地改善摩擦副界面之间的相互作用，达到优异的润滑效果。该研究丰富了CD作为先进润滑添加剂在摩擦学中的应用前景。

文章信息：

1、Guangkai Jin, Yuhong Cui, Tiantian Wang, Sha Liu, Shenghua Xue, Shujuan Liu, Qian Ye*, Feng Zhou, and Weimin Liu. Dynamic Directional Ultrasonically In Situ-Generated N,S-Codoped Carbon Dots in Poly(ethylene glycol) for Improved Tribological Performance[J]. ACS Appl. Mater. Interfaces, Publication Date:July 16, 2024.

https://doi.org/10.1021/acsami.4c09011

2、作者团队来自西北工业大学凝固技术国家重点实验室先进润滑与密封材料研究中心和中国科学院兰州化学物理研究所固体润滑国家重点实验室。