本發明涉及潤滑材料，尤其涉及一種復合潤滑薄膜及其制備方法和應用。
背景技術：
1、為滿足衛星、深空探測器和空間站延長任務壽命的需求，對諸如太陽能陣列驅動裝置、天線指向機構和反作用輪等運動機械組件的可靠性提出了前所未有的要求。這些部件必須在極端太空環境中連續數年甚至數十年無故障運行，面對以超高真空、極端溫度波動和原子氧為特征的惡劣環境。潤滑不再僅僅是工程考量，而是成為決定任務成功和航天器壽命的根本因素。傳統液體潤滑劑在真空中易揮發、易爬行且易降解，而傳統固體潤滑劑雖然穩定，但具有有限的磨損壽命，可能因氧化或附著力差而失效。因此，在真空條件下開發具有優異界面穩定性、低摩擦和超低磨損的潤滑系統，已成為摩擦學和航天材料科學領域長期追求的目標。
2、二維過渡金屬二硫屬化合物（tmds）特別是二硫化鎢（ws2），因其層狀晶體結構能夠實現低剪切層狀滑動并形成ws2摩擦膜，已成為真空潤滑的有前途的候選材料。凝膠潤滑劑因其優異的熱穩定性、低揮發性和形成連續流體膜的能力而在真空潤滑領域受到關注。然而，凝膠潤滑劑在原始ws2表面上的吸附和保留性較差，導致潤滑膜不連續且界面協同作用不足。
技術實現思路
1、為解決上述技術問題，本發明提供一種復合潤滑薄膜及其制備方法和應用。該復合潤滑薄膜能夠形成持久、超光滑且具有自補充能力的滑動接觸界面。
2、為達到上述目的，本發明采用如下技術方案：
3、一種復合潤滑薄膜，其包括ws2-v膜層和凝膠潤滑劑層，所述凝膠潤滑劑層復合在所述ws2-v膜層的表面；所述ws2-v膜層為致密結構，ws2-v膜層和凝膠潤滑劑層之間存在著強共價v–o鍵，所述強共價v–o鍵是由v和凝膠潤滑劑層的-c=o和o-h形成的；
4、所述ws2-v膜層中釩的原子百分比不大于15at.%。
5、其中，所述復合潤滑薄膜的厚度為5~50μm；所述ws2-v膜層的厚度為0.2~10μm；所述凝膠潤滑劑層的厚度為5~50μm。
6、其中，所述ws2-v膜層中釩的原子百分比為10at.%。
7、其中，所述ws2-v膜層整體呈致密、無特征且緊湊的形貌。
8、其中，ws2-v膜層中v4+在ws2晶格中替代了w4+，形成了穩定的ws2-v固溶體。
9、其中，所述凝膠潤滑劑層中的凝膠因子含有羰基-c=o和羥基o-h。
10、其中，所述凝膠潤滑劑層的原料為多烷基環戊烷凝膠、全氟聚醚凝膠或聚烯烴凝膠中的一種或多種。
11、上述的復合潤滑薄膜的制備方法，其包括如下步驟：
12、在基底的表面制備ws2-v膜層；
13、在所述ws2-v膜層的表面涂覆凝膠潤滑劑即可得到所述復合潤滑薄膜。
14、其中，所述ws2-v膜層是采用雙靶磁控共濺射技術制備的。
15、上述的復合潤滑薄膜在空間精密運動機構表面潤滑處理中的應用。
16、本發明的有益效果如下：
17、（1）本發明的復合潤滑薄膜中的ws2-v膜層通過添加釩，ws2薄膜從多孔柱狀結構轉變為致密的納米復合材料，所形成的v-s界面對凝膠潤滑劑表現出強親和力，促進了基礎油的物理吸附以及凝膠因子分子的化學吸附。這種相互作用構建了一層堅固、富含有機物的表面層，賦予了界面自光滑特性，實現了超低粗糙度。
18、（2）本發明的復合潤滑薄膜中的凝膠因子分子對磨屑的包裹作用抑制了磨粒磨損，有助于維持穩定、低摩擦的狀態。因此，ws2-10%v/macs復合潤滑凝膠展現出最優異的摩擦學性能，其摩擦系數穩定在0.051，磨損率低至1.1×10-8mm3/(n·m)。
19、（3）本發明的復合潤滑薄膜中的ws2-v膜層通過添加釩有效抑制了氧向薄膜內部的擴散，保持了體相結構的化學穩定性。
20、（4）本發明的復合潤滑薄膜具有自適應與自修復的效果；凝膠潤滑劑層中的凝膠相具備一定的流變性，能夠適應不同的速度和負載變化。當固體薄膜出現微小磨損時，凝膠相能及時填充修復，阻止磨損的進一步擴展。
21、（5）本發明的復合潤滑薄膜應用范圍廣。該復合薄膜結合了固體潤滑與凝膠潤滑的優勢，使其在真空復雜工況下均能表現出優異的潤滑性能。
1.一種復合潤滑薄膜，其特征在于，所述復合潤滑薄膜包括ws2-v膜層和凝膠潤滑劑層，所述凝膠潤滑劑層復合在所述ws2-v膜層的表面；所述ws2-v膜層為致密結構，ws2-v膜層和凝膠潤滑劑層之間存在著強共價v–o鍵，所述強共價v–o鍵是由v和凝膠潤滑劑層的-c=o和o-h形成的；
2.根據權利要求1所述的復合潤滑薄膜，其特征在于，所述復合潤滑薄膜的厚度為5~50μm；所述ws2-v膜層的厚度為0.2~10μm；所述凝膠潤滑劑層的厚度為5~50μm。
3.根據權利要求1所述的復合潤滑薄膜，其特征在于，所述ws2-v膜層中釩的原子百分比為10at.%。
4.根據權利要求1所述的復合潤滑薄膜，其特征在于，所述ws2-v膜層整體呈致密且緊湊的形貌。
5.根據權利要求1所述的復合潤滑薄膜，其特征在于，所述ws2-v膜層中v4+在ws2晶格中替代了w4+，形成了穩定的ws2-v固溶體。
6.根據權利要求1至5任意一項所述的復合潤滑薄膜，其特征在于，所述凝膠潤滑劑層中的凝膠因子含有羰基-c=o和羥基o-h。
7.根據權利要求6所述的復合潤滑薄膜，其特征在于，所述凝膠潤滑劑層的原料為多烷基環戊烷凝膠、全氟聚醚凝膠或聚烯烴凝膠中的一種或多種。
8.權利要求1至7任意一項所述的復合潤滑薄膜的制備方法，其特征在于，包括如下步驟：
9.根據權利要求8所述的復合潤滑薄膜的制備方法，其特征在于，所述ws2-v膜層是采用雙靶磁控共濺射技術制備的。
10.權利要求1至7任一項所述的復合潤滑薄膜在空間精密運動機構表面潤滑處理中的應用。