近日，我校2138CC太阳集团摩擦学设计与调控技术团队在减摩涂层微纳制造领域取得重要进展，研究成果在国际顶级期刊《ACS Nano》（影响因子16.1）上发表。我校为论文第一完成单位，2138CC太阳集团硕士研究生宋乐馨为第一作者，张国涛副教授为通讯作者，王兆长博士、刘珍珍博士、黄勋博士、童宝宏教授等为共同通讯作者。相关工作得到国家自然科学基金、安徽省高等学校年度科研计划重大项目和安徽省优秀青年教师培育重点项目等项目资助。

纳米减摩涂层作为一种高性能“超薄自润滑铠甲”，在航天、精密仪器、微机电系统等对尺寸与重量极为敏感的应用场景中，可显著提升关键部件的摩擦学性能与服役寿命。纳米颗粒自组装技术因其高效、环保等优势，在微尺度涂层制备中展现出显著潜力。然而，颗粒的自组装过程高度依赖界面弱相互作用（如范德华力、静电力），导致涂层的均匀性与批次重复性无法保障。现有研究多停留于实验现象的描述层面，缺乏对自组装微观动力学过程的定量理解及相应的调控准则，难以指导结构有序化的主动设计与可控制备。

（胶体液滴蒸发自组装模型）

（纳米颗粒自组装过程的热力学信息）

（不同颗粒润湿性和颗粒-基底间vdW相互作用强度下的自组装行为）

（胶体液滴蒸发状态下颗粒自组装机理）

针对上述问题，团队采用分子动力学方法，系统研究了受限空间与蒸发驱动条件下纳米颗粒在胶体液滴中的自组装动力学行为，揭示了颗粒表面润湿性及颗粒-基底间范德华作用等关键热力学参数对组装过程的调控机制，阐明了纳米尺度下结构有序化形成的微观动力学机理。研究表明，纳米颗粒的自发团聚是颗粒间vdW力以及静电力共同作用的结果，通过调控可实现纳米颗粒在胶体中的稳定分散。胶体蒸发状态下，纳米颗粒的润湿性和颗粒-基底间vdW作用对其自组装结构有重要影响，亲水性纳米颗粒易在基底表面沉积自组装形成薄膜涂层，而疏水性颗粒（粒径小于2 nm）易沉积形成环状结构，颗粒-基底间较强的vdW作用保障了颗粒沉积的热稳定性。

通过揭示胶体液滴中纳米颗粒的自组装动力学机理，研究工作初步建立了颗粒润湿性与范德华作用对自组装行为的定量调控准则，实现了从亲水薄膜到疏水环状结构的可预测、可组装，验证了结构有序化的主动设计能力，为后续纳米减摩涂层的工艺设计提供了理论基础与参考依据。

论文链接：https://pubs.acs.org/doi/10.1021/acsnano.5c15231

（撰稿：张国涛 审核：刘庆运 郑近德 张苒 黄敏）