二维材料MXene凭借优异的力学性能、易剪切特性以及可调的表面化学性质，在摩擦学领域展现出广阔的应用潜力。然而，MXene在环境条件下容易发生氧化，一旦结构稳定性受到破坏，其润滑性能便显著下降，这一问题长期制约着其作为高性能润滑添加剂的工程化应用。

长期以来，科研界的攻关重点大多聚焦于如何通过抑制氧化来维持MXene的结构完整。但近期研究者们发现，在滑动摩擦的复杂界面环境下，MXene并非单纯退化，而是可以原位转化为稳定的异质摩擦膜，从而提升摩擦学性能。这一发现表明，氧化过程可能在界面功能演化中发挥关键作用。当前，阐明氧化行为如何调控MXene的界面化学演变及其减摩机制，正成为突破其应用瓶颈、推动润滑技术发展的重要方向。

近日，西安交通大学机械学院董光能教授联合化学学院郗凯教授，以及北京科技大学机械工程学院张毅副教授，针对上述问题提供了新的解决思路。研究人员提出了一种可控氧化策略，通过精确调节MXene的氧化程度，在实现表面均匀氧化的同时保持其层状结构稳定，并使其在摩擦界面表现出不同于原始材料的反应行为。在滑动过程中，表面氧化结构充当反应活性位点，诱导局部化学转化与键重排；在摩擦应力与界面温升的共同作用下，材料进一步经历摩擦诱导分解与原位重构。最终，在界面形成由多相组成的复合摩擦膜，其中石墨化碳相提供低剪切滑移能力，钛氧化物相则承担载荷支撑与结构保护功能。该复合结构既降低了界面剪切阻力，又在高接触应力下保持稳定，从而实现减摩与抗磨性能的协同提升。同时，氧化引入的表面官能团增强了材料与金属界面的相互作用，有助于摩擦膜的稳定附着与持续更新。在固态摩擦膜与液体润滑膜的协同作用下，界面实现了从初始接触到稳态润滑的动态演化。

该研究从机理层面揭示了MXene在摩擦环境中的反应性转化行为，突破了以往将氧化视为性能劣化主因的认识，提出通过调控氧化过程引导界面结构演化的新路径。这一成果不仅加深了对MXene摩擦化学机制的理解，也为设计新型高性能润滑添加剂提供了具有普适性的思路。

氧化MXene的制备、摩擦学性能及减摩机理

该研究成果以“MXene的可控氧化用于调控滑动界面摩擦化学行为(Controlled Oxidation of MXene for Regulating Tribochemistry at Sliding Interfaces) ”为题，发表于国际著名期刊《先进功能材料》(Advanced Functional Materials)。西安交通大学现代设计及转子轴承教育部重点实验室为第一通讯单位，西安交通大学机械学院博士生王征为第一作者，西安交通大学秦立果教授以及郗凯教授、北京科技大学张毅副教授为共同通讯作者。

该研究得到了国家自然科学基金重大研究计划培育项目及面上项目、西安交通大学学生基本科研业务专项基金、西安交通大学青年创新团队基本科研业务专项基金、陕西省秦创原创新人才计划以及电气绝缘与电力设备国家重点实验室等项目的资助，并获得了西安交通大学国家储能技术产教融合创新平台耿直老师以及西安交通大学分析测试共享中心在测试表征方面的支持。同时，特别感谢张淼教授、曹振江助理教授等多位领域专家的指导。