Trockenschmierstoffe sind feste chemische Verbindungen, normalerweise in Form einer Pulver- oder Filmbeschichtung, die verwendet werden, um die Reibung zwischen beweglichen Teilen zu reduzieren. Die drei beliebtesten Compound-Typen, die seit 2011 für Trockenschmierstoffe verwendet werden, sind Graphit, C; Molybdändisulfid, MoS2; und Polytetrafluorethylen, (C2F4)n. Andere Arten von Festschmierstoffen, die üblicherweise verwendet werden, umfassen Bornitrid, BN, und Wolframdisulfid, WS2. Zu den Vorteilen, die Trockenschmierstoffe gegenüber Standardschmierstoffen aus Erdölprodukten wie Fetten und Ölen bieten, gehören die Fähigkeit, deutlich höheren Temperaturen standzuhalten, ohne einen thermischen Zusammenbruch zu erleiden, sowie als viel dünnere Reibungsbarrieren zu wirken und hohen Drücken standzuhalten. Typische Betriebstemperaturen für Trockenschmierstoffe reichen bis zu 662° Celsius (350° Fahrenheit).
Welche Art von Trockenschmierstoff gewählt wird, hängt von der spezifischen Anwendung ab. Molybdändisulfid zum Beispiel hält einer Hitze von bis zu 2,012° Celsius stand, und einige Trockenschmierstoffe können kalten Temperaturen im kryogenen Bereich standhalten, die Gase wie Stickstoff verflüssigen würden. Wenn Trockenschmierstoffe als dünne Filme aufgetragen werden, werden sie häufig zur Beschichtung von Kugellagern verwendet und die Beschichtung selbst ist bei einer Dicke von nur 1,100 bis 0.0001 Zoll (0.003 bis 0.00254 Millimeter) haltbar. Andere extreme Bedingungen, denen einige Trockenschmierstoffe standhalten können, sind Drücke von 0.0762 Pfund pro Quadratzoll (250,000 bar) in einer Umgebung mit vollständigem Vakuum, in der häufig Flüssigsauerstoff gelagert wird.
Das Hauptmerkmal dieser Chemikalien, das ihnen ihre unglaubliche Fähigkeit zur Reduzierung der Reibung verleiht, ist ihre sogenannte Lamellenstruktur. Dies bedeutet, dass die Partikel innerhalb des Schmiermittels auf molekularer Ebene eine Reihe von überlappenden Lamellen oder parallelen Schichten bilden. Diese Schichten gleiten gegeneinander und verhindern, dass die beiden Oberflächen, die die Trockenschmierstoffe trennen, auch unter extremen Bedingungen in direkten Kontakt kommen. Mehrere verschiedene Verbindungen wurden auf ihre lamellare Fähigkeit getestet, und ein Beispiel für einen Trockenfilmschmierstoff, der neben einfachem Graphit seit vielen Jahren verwendet wird, ist Talk oder wasserhaltiges Magnesiumsilikat, Mg3(Si4O10)(OH)2.
Die vier Hauptanwendungen, für die Trockenschmierstoffe eingesetzt werden, sind allesamt mit extremen Bedingungen wie sehr hohen Anpressdrücken und hohen Temperaturen verbunden. Unter solchen Bedingungen überleben Graphit und MoS2, während flüssige Erdölschmierstoffe dies nicht tun. Trockenschmierstoffe werden auch hauptsächlich in Maschinen verwendet, bei denen eine Hin- und Herbewegung stattfindet, die flüssige Schmierstoffe aus der Hauptkontaktstelle herausdrücken würde. Keramiken sind der andere Bereich, in dem Festschmierstoffe eine besondere Verwendung finden, da sie so angepasst werden können, dass sie die gewünschten chemischen Reaktionen mit den zu schützenden Teilen eingehen.
Zwei neue Verbindungen, die ab 2011 ebenfalls verwendet werden, sind Calciumfluorid, CaF2, und Cerfluorid, CeF3. Diese Verbindungen sind wegen der damit verbundenen Kosten nicht so häufig. Cerfluorid ist ein Beispiel dafür, da Cer selbst ein Seltenerdmetall ist und solche Metalle in der Regel als ziemlich giftige Stoffe bekannt sind. Bis 3 wurden jedoch nur wenige direkte Tests zur Toxizität von CeF2011 durchgeführt, da es schwierig war, ausreichende Probenmengen für die Analyse zu erhalten.