本发明属于润滑材料制备，涉及一种二维纳米片负载铜金属颗粒基超滑薄膜的构筑方法。
背景技术：
1、移动机械部件接触面间的摩擦和磨损，通常会造成重大的能源浪费，环境污染和健康问题，润滑成为减缓或解决有害影响的关键手段。其中，超润滑，即接近零的摩擦(摩擦系数低于0.01)，成为摩擦学界关注的热点，因为材料的摩擦磨损可以忽略不计。一个主要挑战是满足在长滑动距离和高接触压力下仍保持超润滑的可持续性和稳健性的条件较为苛刻，极大的限制了实际工程应用。
2、迄今为止，大量关于超润滑的实验和理论研究主要集中在一类范德华材料上，如石墨、石墨烯、六方氮化硼和二硫化钼。该类材料的层状结构具有较低的层间剪切阻力，大大减少了摩擦。然而，由于原子层的光滑性和层间非公度接触的严格限制，这是产生和维持结构超滑的先决条件，导致该类材料很难扩大规模应用。因此，通过其它方法设计该类材料可应用到工程尺度成为迫切的突破点。
技术实现思路
1、有鉴于此，为了解决上述技术问题，本发明的目的在于提供一种二维纳米片负载铜金属颗粒基超滑薄膜的构筑方法，通过等离子体原位解离二维块体材料并同时利用磁控溅射法将铜粒子沉积到解离减薄后的二维块体材料表面形成负载铜粒子的二维纳米片，在负载铜粒子的二维纳米片表面结合柔性聚合物，最后将其作为喷涂材料喷涂在基体表面获得超滑薄膜，此种超滑薄膜基于在摩擦界面构筑铜金属/二维纳米材料异质配副，实现低粘附力；同时摩擦力诱导铜金属粒子聚集的晶簇形成自迁移行为，通过聚合物扩散通道持续为界面提供该异质配副，保障了稳定的超滑状态并延长了磨损寿命；克服了传统化学处理和润滑涂层的局限，易实现大面积工业化制备，有望成为延长运动部件寿命重要手段之一。
2、为达到上述目的，采用的技术方案如下：
3、一种二维纳米片负载铜金属颗粒基超滑薄膜的构筑方法，包括以下步骤：
4、步骤s1：等离子体轰击解离减薄二维纳米片
5、二维纳米片装入反应器中，抽真空；采用脉冲离子源进行等离子体轰击促使二维纳米片解离减薄；
6、步骤s2：以溅射铜靶制备负载铜粒子的二维纳米片
7、将步骤s1中得到解离减薄后二维纳米片的反应器中通入气源，以溅射铜靶制备负载铜粒子的二维纳米片；
8、步骤s3：负载铜粒子的二维纳米片与柔性聚合物结合
9、将柔性聚合物与去离子水混合均匀，得到柔性聚合物悬浊液；将步骤s3中得到的负载铜粒子的二维纳米片缓慢加入柔性聚合物悬浊液，将柔性聚合物结合到负载铜粒子的二维纳米片表面，得到喷涂液；
10、步骤s4：喷涂法构筑二维纳米片负载铜金属颗粒基超滑薄膜
11、基板预处理后，采用步骤s3中得到的喷涂液，利用喷涂法在预处理后的基板表面构筑二维纳米片负载铜金属颗粒基超滑薄膜。
12、进一步的，所述步骤s1中二维纳米片包括石墨烯，六方氮化硼，mxene中的一种或者多种；所述步骤s1中等离子体为氢等离子体；所述步骤s3中柔性聚合物包括壳聚糖，聚乙烯亚胺中的一种或者多种。
13、进一步的，所述反应器中设置有托盘，二维纳米片置于托盘上，在步骤s1和步骤s2中，托盘始终保持与反应器相对运动，保持二维纳米片均匀减薄和铜粒子均匀负载；所述二维纳米片材料体积不超过反应器容积的20％。
14、进一步的，所述氢等离子体轰击的条件是脉冲偏压150v-500v，占空比为60％-80％，轰击时间为30min-90min。
15、进一步的，所述步骤s2中的气源为氩气，以溅射铜靶制备负载铜粒子的二维纳米片的具体条件为脉冲偏压为300v-800v，靶电流为1.0a-3.5a，溅射时间15min-90min。
16、进一步的，所述步骤s3中将柔性聚合物结合到负载铜粒子的二维纳米片表面的具体方法为：负载铜粒子的二维纳米片缓慢加入柔性聚合物悬浊液后，超声促进柔性聚合物链吸附到负载铜粒子的二维纳米片表面；所述负载铜粒子的二维纳米片于柔性聚合物的质量比为2-4：3-5。
17、进一步的，所述步骤s4中：
18、将基板经过双氧水和硫酸浸泡处理以羟基化；待干燥后，采用喷涂法构筑超滑薄膜；其中，喷涂的温度为50-80℃，喷枪的压强是2-5mpa，喷枪与基板角度呈垂直状态；喷涂液浓度为0.3-0.8mg/ml，室温条件下干燥1-3天。
19、进一步的，所述二维纳米片负载铜金属颗粒基超滑薄膜厚度为1μm-3μm。
20、一种二维纳米片负载铜金属颗粒基超滑薄膜，由上述任意一项构筑方法构筑得到。
21、一种二维纳米片负载铜金属颗粒基超滑薄膜的应用方法，所述超滑薄膜用于实现相对运动部件表面超滑状态；所述超滑薄膜实现超滑特性的环境包括：湿度＜40％的大气，甘油、pao油；所述超滑薄膜实现超滑特性的对偶物包括：不锈钢，各种陶瓷球，三氧化二铝球。
22、有益效果：
23、本发明的有益效果体现在：
24、本发明提供了一种二维纳米片负载铜金属颗粒基超滑薄膜的构筑方法，通过等离子体原位解离二维块体材料并同时利用磁控溅射法将铜粒子沉积到解离减薄后的二维块体材料表面形成负载铜粒子的二维纳米片，在负载铜粒子的二维纳米片表面结合柔性聚合物，最后将其作为喷涂材料喷涂在基体表面获得超滑薄膜，此种超滑薄膜基于在摩擦界面构筑铜金属/二维纳米材料异质配副，实现低粘附力；同时摩擦力诱导铜金属粒子聚集的晶簇形成自迁移行为，通过聚合物扩散通道持续为界面提供该异质配副，保障了稳定的超滑状态并延长了磨损寿命；关键之处是，待摩擦一段时间后，去除摩擦界面复合体物质，再次启动摩擦薄膜也会在短时间内实现超滑状态和低磨损，铜粒子也会沿扩散通道补充量不足；该技术解决工程尺度难以实现稳健超滑的问题；克服了传统化学处理和润滑涂层的局限，易实现大面积工业化制备，有望成为延长运动部件寿命重要手段之一。
1.一种二维纳米片负载铜金属颗粒基超滑薄膜的构筑方法，其特征在于，所述构筑方法包括以下步骤：
2.如权利要求1中所述的一种二维纳米片负载铜金属颗粒基超滑薄膜的构筑方法，其特征在于，所述步骤s1中二维纳米片包括石墨烯，六方氮化硼，mxene中的一种或者多种；所述步骤s1中等离子体为氢等离子体；所述步骤s3中柔性聚合物包括壳聚糖，聚乙烯亚胺中的一种或者多种。
3.如权利要求1中所述的一种二维纳米片负载铜金属颗粒基超滑薄膜的构筑方法，其特征在于，所述反应器中设置有托盘，二维纳米片置于托盘上，在步骤s1和步骤s2中，托盘始终保持与反应器相对运动，保持二维纳米片均匀减薄和铜粒子均匀负载；所述二维纳米片材料体积不超过反应器容积的20％。
4.如权利要求2中所述的一种二维纳米片负载铜金属颗粒基超滑薄膜的构筑方法，其特征在于，所述氢等离子体轰击的条件是脉冲偏压150v-500v，占空比为60％-80％，轰击时间为30min-90min。
5.如权利要求1中所述的一种二维纳米片负载铜金属颗粒基超滑薄膜的构筑方法，其特征在于，所述步骤s2中的气源为氩气，以溅射铜靶制备负载铜粒子的二维纳米片的具体条件为脉冲偏压为300v-800v，靶电流为1.0a-3.5a，溅射时间15min-90min。
6.如权利要求1中所述的一种二维纳米片负载铜金属颗粒基超滑薄膜的构筑方法，其特征在于，所述步骤s3中将柔性聚合物结合到负载铜粒子的二维纳米片表面的具体方法为：负载铜粒子的二维纳米片缓慢加入柔性聚合物悬浊液后，超声促进柔性聚合物链吸附到负载铜粒子的二维纳米片表面；所述负载铜粒子的二维纳米片与柔性聚合物的质量比为2-4：3-5。
7.如权利要求1中所述的一种二维纳米片负载铜金属颗粒基超滑薄膜的构筑方法，其特征在于，所述步骤s4中：
8.如权利要求1中所述的一种二维纳米片负载铜金属颗粒基超滑薄膜的构筑方法，其特征在于，所述二维纳米片负载铜金属颗粒基超滑薄膜厚度为1μm-3μm。
9.一种二维纳米片负载铜金属颗粒基超滑薄膜，其特征在于，采用权利要求1-8中任意一项构筑方法构筑得到。
10.如权利要求9中所述的一种二维纳米片负载铜金属颗粒基超滑薄膜的应用方法，其特征在于，所述超滑薄膜用于实现相对运动部件表面超滑状态；所述超滑薄膜实现超滑特性的环境包括：湿度＜40％的大气，甘油、pao油；所述超滑薄膜实现超滑特性的对偶物包括：不锈钢，各种陶瓷球，三氧化二铝球。
