展品名称：二维四方晶格金属有机框架

材料类别：金属有机框架材料

创作者名称：刘磊

所属学校：清华大学

参赛论文：2D metal-organic frameworks with square grid structure: A promising

科研笔记：

MOF材料助力设备减少摩擦磨损

       摩擦学的发展史漫长而久远。古埃及人通过往木橇前面倾倒油脂（润滑作用）来搬运巨石建造金字塔。我国春秋时期已将动物脂肪用作润滑脂降低车轴间的摩擦。但长久以来，摩擦学的发展极其缓慢，直到15世纪以后，摩擦学的相关理论才产生。但直到今天，摩擦磨损问题依然严重。据统计，每年因摩擦耗散的能量约占当年化石能源消耗所提供的能量的四分之一，而零件磨损是机械设备故障的主要原因。进入21世纪后，随着科学技术的发展，可用于摩擦学研究的手段越来越多，摩擦力显微镜就是其中之一，通过在微观尺度上理解摩擦耗散的具体途径，可帮助宏观层面克服摩擦。

       微观尺度的摩擦机制已被揭示的较为清楚，主要与润滑材料的本征结构参数有关，比如表面变形能力（褶皱），表面黏附（黏着磨损）和环境化学反应性等等。而目前所研究及使用的润滑材料大致可分为三类：无机材料，有机材料和碳材料。无机润滑材料（例如二硫化钼、云母等）的表面刚度大，变形能力弱，但是无机材料的固有表面能高，因而黏附强。有机润滑材料（例如PTFE）的固有表面能低，粘附力低，但其表面抗变形的能力弱。碳材料（例如石墨烯）因为各项属性相对于传统无机材料和有机材料来说比较居中，所以表现出了较优的性能。但是阻碍其能力进一步提升的仍然是表面变形和黏附等因素，并且因其结构组成单一，可调节性小。近几年无机有机杂化材料迎来了快速的发展。金属有机框架（MOFs）是其中较为典型的一类材料。其无机有机杂化的性质填补了在力学性能上无机材料和有机材料间的空白区域，并且可将无机材料和有机材料的优势同时集于一身。另外，其丰富的组成单元（金属节点和有机配体）赋予其无限可能。并且其长程有序的晶体结构使其成为研究构效关系的理想平台。我们课题组率先在国际上提出无机有机杂化材料作为新一代超滑材料的观点并开展了研究工作，相关成果已于近期发表于《Nano Today》，并受到科研媒体的广泛报道，这其中包括清华大学新闻网。

展品简介/创新点：

二维金属有机框架材料是由金属节点和有机连接体组装形成的长程有序的晶体材料。其无机有机杂化的特点可使得传统无机材料和有机材料的优点集于一身。而目前摩擦学研究的困境就是传统的无机润滑材料和有机润滑材料都各有优缺点，无法兼顾从而不能实现最优性能。因此金属有机框架有希望成为新一代的润滑材料。

性质：

表面黏附低；表面变形弱；晶体结构明确方便开展研究。

展品应用领域：

应用于摩擦学研究，超滑领域

展品参数：