纳米二硫化钼作为润滑油添加剂的润滑机理

MoS2晶体属于六方晶系，为典型三明治结构的层状化合物，每个平面层为S-Mo-S的结构，层内Mo和S以共价键结合为三方柱面体结构，层间以微弱的范德华力维系，因此，层状的MoS2容易受外界环境的影响破坏层与层之间的堆垛结构，并形成较为稳定的薄层，当MoS2用作润滑剂时，层状MoS2会转移到金属表面，缓和摩擦和磨损，这一性质使其在摩擦润滑领域有很好的应用，20世纪50年代，普通MoS2就作为固体润滑剂得到了广泛应用。

纳米材料是指至少有一维尺寸为纳米级别的材料，而当材料的尺寸缩小至纳米级别时，会凸显处诸如小尺寸效应、界面效应、量子隧道效应等性能特点。研究表明，一些纳米尺度的固体粒子加入到润滑油中，可以明显提升润滑油的性能，展现出许多优于传统添加剂的特点。近年来，将纳米MoS2用作润滑油添加剂得到了广泛关注，本文主要介绍纳米MoS2作为润滑油添加剂的润滑机理。

润滑机理

1物理吸附/沉积作用

学者们普遍认为，典型的MoS2晶体为层状结构，层与层之间以范德华力连接，在摩擦产生的剪切应力下层状结构剥离，并吸附到摩擦表面，这一过程对抗磨减摩有显著作用，如图1所示

摩擦过程中纳米MoS2的层状剥离

Wu等研究了纯MoS2和硼酸锌/MoS2纳米复合材料的摩擦学性能，研究发现当使用纯纳米MoS2作为添加剂时，有缺陷的MoS2纳米片和部分氧化的MoS2纳米片会导致润滑不良，在润滑油中加入硼酸锌/MoS2纳米复合材料时，具有极压性能的硼酸锌纳米颗粒能有效地填充MoS2纳米片的表面缺陷，并连续提供保护膜，以进一步降低摩擦系数，提高承载能力。还有学者指出，纳米MoS2可以填充摩擦表面的微裂纹区域，对磨损位置起到了修复作用

化学吸附/反应膜

纳米MoS2扩散能力强、表面能高、颗粒表面缺陷结构多，容易参加摩擦化学反应。有学者报道，在钢制摩擦副中纳米MoS2可以生成含FeS、FeSO4等产物的化学反应膜，反应膜的形成减少了摩擦基体的直接接触，降低了摩擦磨损，图2展示了纳米MoS2参加摩擦化学反应的一种典型方式。

纳米MoS2参加摩擦化学反应的一种典型方式

Jun Zhao等比较了多层石墨烯和纳米MoS2作为润滑油添加剂的润滑效果，结果发现多层石墨烯添加剂由于在接触区域中普遍存在的团聚物和晶体缺陷而表现出相对较高和不稳定的摩擦学性能，而MoS2纳米片添加剂能与黄铜摩擦表面发生反应，促进化学吸附，形成“有效固体润滑剂”，Pierre Rabaso等研究了富勒烯型纳米MoS2添加剂的润滑性能，结果发现MoS2的结晶度越高，磨损表面的硫化铁含量就越高，说明结晶度对摩擦化学反应存在影响。

纳米MoS2润滑剂具有优异的减摩耐磨性能，其润滑机理与其典型的层状结构、表面高的化学活性和反应活性有关，通过在摩擦表面能形成牢固吸附膜和化学反应膜而起到润滑的效果，目前纳米MoS2润滑剂在机械油和拉拔润滑脂上已经得到应用。

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