纳米改性油脂润滑材料的空间摩擦学性能
纳米颗粒及其在润滑油脂中的应用
第23卷 第4期摩擦学学报V o l23, N o4 2003年7月TRIBOLOGY July,2003纳米颗粒及其在润滑油脂中的应用刘维民(中国科学院兰州化学物理研究所固体润滑国家重点实验室,甘肃兰州 730000)摘要:纳米材料科学与技术的发展有力地推动了新型先进润滑材料与技术的发展,与之相适应,无机纳米颗粒作为润滑油脂抗磨损添加剂的研究受到了广泛关注.业已发现,某些纳米硫化物、纳米氧化物、纳米稀土化合物及纳米软金属均具有良好抗磨损作用,这同纳米颗粒在磨损表面的沉积及其在一定程度上对磨损表面的“修复”作用密切相关;利用有机-无机复合技术在纳米颗粒表面引入有机修饰分子,可有效地抑制纳米颗粒的团聚,从而提高纳米颗粒在润滑油中的分散稳定性;而纳米润滑添加剂实现工业化应用的关键在于规模化制备技术开发成功及生产成本的大幅度降低.关键词:纳米颗粒;润滑油脂添加剂;抗磨损性能中图分类号:T H117.3文献标识码:A文章编号:1004-0595(2003)04-0265-03 纳米材料指几何尺寸达到纳米尺度并具有特殊性能的材料,其主要类型包括零维纳米颗粒与粉体、一维纳米碳管和纳米线、二维纳米薄膜及三维纳米晶块体材料等.纳米材料结构的特殊性(如大的比表面、小尺寸效应、界面效应、量子效应和量子隧道效应)赋予了其不同于传统材料的各种独特性能,其中尤以特异的电学、热学、磁学、光学及力学性能等最为引人注目,具有重要的应用和开发价值.而纳米材料的摩擦学应用同样立足于其独特的性能[1,2].润滑油脂的服役行为在很大程度上取决于润滑添加剂的性能.毋庸讳言,传统润滑油脂依然占据着当今润滑油脂市场的主导地位,但其在高承载能力及环境友好等方面的应用局限性不容忽视.正因为如此,新型润滑油脂的研究开发受到了国内外摩擦学家和润滑油品研制开发人员的广泛关注,其中纳米颗粒材料作为润滑油添加剂的研究更成为国内外关注的焦点之一.我国在该领域的研究工作得到了863计划和国家自然科学基金的大力支持,同时得到了中国科学院等相关研究院所和中国石油天然气股份公司等特大型相关企业的有力支持,取得了长足进展;目前,几种具有代表性的产品业已获得初步应用推广.1 研究进展事实上,某些润滑油清净添加剂的碱性组分中往往含有大量的纳米尺度组分如纳米碳酸钙等,而摩擦学科研人员早在20世纪80年代即已注意到该组分的抗磨损作用.毫无疑问,用作润滑油添加剂的固体颗粒材料必须满足润滑油的有关标准,如其粒径必须小于0.5 m、必须可以长期稳定溶解或分散于润滑油中等.一般而言,无机纳米颗粒难以长期稳定分散于润滑油中,这限制了其在润滑油中的应用.为了克服这一缺陷,可以采用长链有机化合物对无机纳米颗粒进行表面修饰,使得无机纳米颗粒表面经化学键合形成有机化合物包覆层,从而通过加强其亲油性而提高其在有机溶剂及基础油中的分散稳定性,为其作为润滑油添加剂奠定基础.业已受到研究者关注的可用于无机纳米颗粒表面修饰的有机化合物主要包括有机酸、有机胺、有机硫磷酸、聚异丁烯丁二酰亚胺等.其中含硫-磷-氮有机化合物修饰的纳米颗粒作为润滑油添加剂通常表现出更好的抗磨性能和更高的承载能力[3～8],而有机酸修饰的纳米颗粒作为润滑油添加剂通常具有环境友好特性[9～12].Zhang等[1]早在近10年前即尝试将有机硫磷酸修饰的M oS2纳米颗粒用作润滑油抗磨添加剂,并发现经有机硫磷酸修饰的M oS2纳米颗粒在液体石蜡中的分散稳定性显著提高,具有明显的减摩、抗磨和极压承载作用.此后,一系列有机物修饰的无机纳米润滑油添加剂,包括氧化物如T iO2[2,9～11]、PbO[12],稀土化合物如LaF3[3～5],软金属如Cu[10]、硫属化合基金项目:国家自然科学基金资助重点项目(50235030);国家863计划资助项目(2002AA302607).收稿日期:2003-03-26;修回日期:2003-05-10/联系人刘维民,e-mail:w mliu@.作者简介:刘维民,男,1962年生,博士,研究员,博士生导师,目前主要从事材料摩擦学和材料化学研究.物如ZnS等[6～8,14～18]相继研制成功.应当指出,目前纳米有机-无机复合润滑添加剂尚未达到低成本、规模化生产,因而离实际应用尚有一定距离.此外,中国科学院兰州化学物理研究所固体润滑国家重点实验室近年来的研究表明,并非各种纳米颗粒皆具有润滑和抗磨作用,而纳米颗粒在含复合添加剂的调制油中的抗磨作用易被其它添加剂掩盖甚至减弱.一般而言,纳米颗粒的粒度对润滑和抗磨性能具有重要影响.初步研究表明,粒径为15nm的Cu纳米颗粒在润滑油中的抗磨效果优于粒径为40nm的Cu 纳米颗粒.据此可以初步推测,粒径较小的纳米颗粒作为润滑油添加剂在金属磨损表面的沉积及其对磨损表面的修复能力更强.而针对纳米颗粒形状同其润滑效果相关性的研究至今尚未见报道,针对化合物性质、类型与抗磨损性能的关系的研究亦亟待深入.针对纳米颗粒的润滑抗磨机制,人们提出了纳米颗粒在摩擦力作用下的微滚动及在磨损表面形成沉积润滑膜这2种主要观点;此外亦有人提出了纳米颗粒在摩擦力作用下渗入材料晶格内部从而起到强化作用的观点.基于纳米颗粒的低熔点和高化学活性,作者认为沉积成膜可能性最大.尺寸很小的纳米颗粒在压应力作用下将优先沉积于磨损表面微观缺陷区域,从而对磨损表面起到某种修复作用,进而起到良好的减摩和抗磨作用;由于新鲜磨损表面和纳米颗粒的化学活性均较高,可以预期所产生的沉积薄膜同磨损表面的结合强度较高,这也有利于更好地发挥纳米颗粒的减摩抗磨作用.由于纳米材料本征特性的不同,不同的无机纳米颗粒作为润滑油添加剂表现出不同的润滑、抗磨及承载作用.应该强调的是,由于超薄润滑膜原位分析表征手段的欠缺,上述关于纳米润滑添加剂抗磨作用机理的不同观点均缺乏直接的实验证据.此外,尽管某些无机纳米颗粒如氧化物、稀土化合物、硫化物、软金属等在润滑油中的分散稳定性不佳,但其在润滑脂中的应用不容忽视.作者预期,将纳米颗粒引入传统润滑脂完全有可能研制出具有优良抗磨损性能和高承载能力的润滑脂新产品.从环境保护的角度而言,纳米颗粒作为润滑油脂添加剂具有环境友好的特性.这一方面是由于其在润滑油脂中的用量很小,另一方面更是因为有机-无机复合纳米颗粒添加剂中由C、H、O组成的有机修饰剂分子对环境潜在的负面影响极小.应当注意的是,润滑油除了起到润滑、抗磨损、提高承载能力等作用外,还可起到传递摩擦热和冷却摩擦副的作用.因此,单纯强调纳米颗粒润滑添加剂的无油减摩和抗磨作用并无实际意义.从这一角度而言,研制开发具有特异减摩、抗磨和极压承载作用的复合纳米润滑材料可能是实用和可行的选择之一.2 研究发展重点和趋势软金属、氧化物、稀土化合物、硫化物纳米颗粒作为润滑油脂添加剂极具发展潜力,而其低成本、规模化制备技术的开发成功是其实现大规模工业应用的首要条件.从发展趋势来看,应当注意深入系统地研究纳米颗粒组成、粒径、修饰剂成分等对润滑剂性能的影响,探讨抗磨或“自修复”机制,以指导纳米润滑添加剂的研究开发.同时还应设计和发展具有良好抗磨性能、高承载能力、对磨损表面具有一定磨损修复功能、对环境无污染或少污染的新型纳米润滑油脂添加剂,以满足高科技应用需要.3 结束语通过化学修饰方法制备的在润滑油中具有良好分散性的纳米颗粒作为润滑油添加剂通常具有良好的抗磨性能,优异的极压性能和一定的减摩性能.这主要是由于在摩擦过程中形成了纳米颗粒沉积膜以及由润滑剂活性元素同金属摩擦副表面相互作用生成的摩擦化学反应膜,二者组成复合边界润滑膜,从而有效地提高润滑剂的摩擦学性能.今后应该重点加强环境友好、具有良好抗磨性能、高承载能力、对磨损表面具有修复功能的新型多功能纳米润滑添加剂的研究,同时加强纳米润滑材料的制备和表征技术以及结构同性能的关系研究.参考文献:[1]Zhang Zh ijun,Zh ang J un,Xu e Qunji.T he synthesis andchar acterization of molybdenum dis ulfide nanoclu ster[J].JPhys ical Chemistry,1994,99:12973-12977.[2]Xu e Qunji,Liu Weimin,Zh ang Zhijun.Friction and w earproperties of a s urface-modified TiO2nan op article as an additivein liquid paraffin[J].Wear,1997,213:29-32.[3] Zh ou J ingfang,W u Zhis hen,Zhang Zhijun,et al.Study on anantiwear and extreme p res sure add itive of surface coated LaF3nanoparticles in liquid paraffin[J].W ear,2001,249:333-337.[4]Zhan g Zefu,Liu Weimin,Xue Qunji.T he effect of LaF3nanocluster modified w ith s uccinimide on th e lubricatingperform ance of liquid p araffin for steel-on-s teel sys tem[J].T ribology International,2001,34:83-88.[5]Zhang Zefu,Liu W eim in,Xue Qunji.S tudy on lubricatingmechanisms of La(OH)3nanocluster modified b y compound266摩 擦 学 学 报第23卷containin g nitrogen in liquid paraffin [J ].W ear ,1998,218:139-144.[6] Chen Sh uang ,Liu W eimin.Preparation of DDP-coated PbSnanopar ticles an d investigation of the antiw ear ability of th e prepared nan op articles as additive in liquid paraffin [J ].W ear ,1998,218:153-158.[7] Chen S huang,Liu Weimin.Preparation and characteriz ation ofsurface-coated Zn S nanoparticles [J ].Langmu ir,1999,15:8100-8104.[8]C hen Shu ang ,Liu W eim in .Study on the stru cture of PbS n anoparticles coated w ith dialkyldith ioph osphate [J ].J M ater Res ,1999,14:2147-2151.[9] Gao Yon gjian ,Zhang Zhijun,Xue Qun ji,et al .Study on th efriction and w ear pr op erties of GCr15s teel un der lubrication of w ater containing oleic acid -modified T iO 2n anoparticle [J ].Tr ibology ,2000,20(1):22-25.[10]Sun Rong,Li M ingjing,Gao Yongjian,et al .Study on th e cutting proper ties of w ater-based em ulsified liquid containing OA-T iO 2nan op articles and tea saponins [J ].Tr ibology,2002,22(4):254-257.[11]Zh aoYan bao ,Zhou Jingfang ,Zhang Zhijun ,et al .Effect of oleate/PS /TiO 2com posite nanosph eres as additive on th e an tiw ear and extrem e properties of liquid paraffin [J ].Tribology,2001,21(1):73-75.[12] C hen Shuang,L iu Weimin,Ou Zhongw en,e t al .Tribologicalbeh avior of oleic acid coated PbO nanoparticles as additive [J ].Trib ology,2001,21(5):344-47.[13] Zh ou J ingfang ,Zhang Zhijun,W ang Xiaobo,et al .Investigationof the tribolog ical beh avior of oil-s oluble Cu nan oparticles as additive in liquid paraffin [J ].T ribology ,2000,20(2):123-126.[14] Liu Weimin ,Chen Shu ang.An inves tig ation of the tribologicalbehaviour of surface-modified ZnS nanoparticles in liquid paraffin[J].Wear ,2000,238:120-124.[15]Chen Sh uang ,Liu W eim in .Character ization and an tiw ear ability of non -coated ZnS nanoparticles and DDP -coated ZnS nanoparticles [J].M aterials Research Bulletin ,2001,36:137-143.[16] Xu Bins hi,Ou Zhongw en ,Liu Weimin.In -s itu s ynthes is andtribolog ical behavior of nanom eter ZnS [J ].Tribology ,2002,22(4Z ):12-15.[17] Su n L ei,Zhang Zh ijun,W an g Zhih ua,e t al .Preparation andtribological performan ce of cupric sulfide polyaniline composite nanoparticles as additive in liquid paraffin[J ].T ribology,2002,22(4Z):31-33.[18] Liu Weimin ,Zhang Zefu ,Chen Shuang ,e t al .T he research andapplication of colloid as lubricants[J].J Dispersion Science and T ech nology,2000,21:469-490.Application of Nanoparticles in LubricantsLIU Wei-min(S tate K ey L abor atory of S olid L ubr ication ,L anz hou I nstitute of Chemical P h y s ics ,Chinese A cademy of S ciences ,L anz hou 730000,China )Abstract :Nanom aterials have g reat potential as lubricating materials o r for dev elo pment of advanced lubrication technolo gy.Recently ,nanoparticles as oil additives have gained more and mo re attention for purpose of reducing friction and w ear.It has been fo und that v ar io us inorg anic nanoparticles such as sulfides,ox ides ,rare ear th fluorides ,and copper as oil additives are capable o f consider ably reducing wear and increasing load-car rying capacity.T his could be attributed to the formation o f a boundary film com posed of the deposited nano particles and the tribochem ical reaction pro ducts o f the activ e elements in the lubricants w ith the lubricated m etal surfaces ,w hich has been testified by the analysis o f the w o rn surface w ith of X -ray photoelectro n spectroscopy and scanning electron m icrosco py .The inorg anic nanoparticles as lubricating o il additives are also capable of healing the w or n metal surfaces,ow ing to its strong activ ity and interaction there w ith.How ev er ,further w ork is needed to decrease the cost of nanoparticles by realizing large-scale pr oduction ,before they find w ide industrial application .It is thus sug gested to fo cus on the study of nov el metho dolo gy fo r the pr eparatio n of nanom aterials and on the development of novel multifunctional and enviro nm entally friendly nanoparticles as lubricating oil and g rease additives.Key words :nanoparticles ;lubr icating oil and grease additive ;antiw ear ability Author :LIU Wei -m in ,male ,bo rn in 1962,Ph .D .,Research Professor ,e -mail :w mliu @ns .lzb .ac .cn .267第4期刘维民: 纳米颗粒及其在润滑油脂中的应用。
外文翻译---CaF2纳米晶体作为润滑脂添加剂的摩擦学调查
学号： 07401505毕业设计（论文）外文翻译（2011届）外文题目Tribological investigation of CaF2 nanocrystalsas grease additives译文题目 CaF2纳米晶体作为润滑脂添加剂的摩擦学调查外文出处 ELSEVIER学生 ///学院石油化工学院专业班级化工///班校内指导教师 /// 专业技术职务高级实验师校外指导老师无专业技术职务无二○一一年二月CaF2纳米晶体作为润滑脂添加剂的摩擦学调查概要平均颗粒尺寸为60nm的氟化钙（CaF2）纳米晶体是通过沉淀法合成的。
它们的形态和结构都是通过透射电子显微镜（TEM）和X射线粉末衍射仪（XRD）描述的。
TEM 和XRD显示出CaF2纳米晶体是亚微米尺度的立方形颗粒。
把已经准备好的在锂基润滑脂中作添加剂的CaF2纳米晶体用一个四球摩擦测试仪评估其摩擦学特性。
结果表明这些纳米晶体表现出极好的抗磨损，减摩擦以及极压（EP）的特性。
同时也发现这种润滑脂的EP和抗磨损能力与CaF2纳米晶体的含量不是成比例的，但是却存在一种确定的价值。
用X射线光电子光谱仪和扫描电子显微镜对摩擦试验后的摩擦表面进行调查研究从而了解作用机制。
结果表明边界膜主要由CaF2，CaO，氧化铁以及摩擦试验后在摩擦表面形成的一些有机化合物组成，而且边界膜的厚度大约12nm。
在边界润滑膜里，Ca和F的化学计量比的不对称性表明，在非常严重的摩擦条件下CaF2纳米晶体在磨损钢表面发生化学反应。
关键词：CaF2；纳米晶体；润滑添加剂；耐磨性；锂基润滑脂1. 介绍因为具有特殊的物理特性和化学特性，纳米材料在各种各样的研究领域获得了很大关注[1,2]。
在摩擦学中一些纳米材料被证明有很好的潜力作润滑材料或者发展先进的润滑技术。
到目前为止，很多纳米晶体被合成，然后用作润滑油的添加剂[3-6]。
它们能很大程度上提高耐磨能力，减小摩擦系数，表现出极压特性，甚至能阻碍润滑油或润滑油脂的热导氧化作用。
纳米粒子添加剂在润滑油中的摩擦性能研究综述
纳米粒子添加剂在润滑油中的摩擦性能研究综述宋真玉;马亚乾;李南【摘要】研究纳米粒子添加剂的摩擦特性.介绍单质、氧化物、金属化合物等不同纳米粒子的制备方法,并将制得的纳米粒子以不同体积分数加入润滑油中,对比分析不同纳米粒子对润滑油摩擦特性的影响.试验表明:当润滑油中铜、镍、硼酸铜、二硫化钨、二氧化钛、二氧化硫的体积分数分别为0.4％～0.6％、1％、1％、2％、0.3％、2％时,润滑油的抗磨性能最好.【期刊名称】《山东交通学院学报》【年(卷),期】2013(021)001【总页数】5页(P78-82)【关键词】纳米粒子;添加剂;润滑油;摩擦性能【作者】宋真玉;马亚乾;李南【作者单位】长安大学汽车学院,陕西西安710064;长安大学汽车学院,陕西西安710064;长安大学汽车学院,陕西西安710064【正文语种】中文【中图分类】TE624.8纳米科学与技术(nano science and technology)是指在纳米尺度(1～100 nm)上研究物质组成体系的运动规律和相互作用，以及在应用中实现特有功能和智能作用的多学科交叉的科学和技术;纳米材料是指分散相尺寸有一维＜100 nm的复合材料，具有普通材料不具备的诸多特殊物理、化学性质。
近20 a来，国内外学者对纳米微粒作为添加剂加入润滑油后对润滑油性能的影响做了大量的研究工作，结果表明加入纳米粒子后润滑油在抗氧化性、低温流动性、剪切稳定性及抗磨减磨性等方面都有了显著的提高［1]。
目前，国内外对纳米粒子添加剂摩擦学特性的研究大多还仅限于单一种类微粒，对于多种粒子共同表现出的特性研究的还不多。
本文分析研究分别将不同类别(单质、氧化物、金属化合物)的纳米粒子以不同体积分数加入润滑油中时纳米粒子添加剂对润滑油的影响。
1 纳米粒子添加剂的制备1.1 金属单质纳米添加剂试验制备的是粒径 10 ～100 nm 的铜(Cu)粒子、镍(Ni)粒子［2－4]。
Cu纳米粒子的制备方法主要有:气相蒸发法、机械化学法、等离子体法、γ－射线辐射法、液相还原法等。
纳米二硫化钼作为润滑油添加剂的摩擦学性能研究
纳米二硫化钼作为润滑油添加剂的摩擦学性能研究李斌;谢凤;张蒙蒙;李磊【摘要】研究纳米二硫化钼作为润滑油添加剂的摩擦学性能。
以不同的表面活性剂和不同的超声波分散时间制备纳米二硫化钼润滑油，考察表面活性剂和超声波分散时间对纳米二硫化钼分散稳定性的影响。
采用四球机和描电镜考察纳米二硫化钼在润滑油中的摩擦学性能。
结果表明，2％油酸表面活性剂和超声波分散30 min 可有效提高纳米二硫化钼在润滑油中的分散稳定性，纳米二硫化钼在润滑油中具有良好的抗磨性能、减摩性能，特别是0.01％二硫化钼在润滑油中的抗磨性能和高负荷下的减磨性能更为突出。
%The tribological properties of nano-MoS2 as additive in lubricating oils were studied.The nano-MoS2 based lubricating oil was prepared by dispersing nano-MoS2 in the base oil with different surface modifier and at different ultra-sonic dispersion time,and the effect on dispersion stability of nano-MoS2 by the different surface modifier and different ul-trasonic dispersion time was investigated.The tribological properties of nano-MoS2 based lubricating oil were studied by Four-Ball Test Machine and SEM.The results show that nano-MoS2 has good dispersion stability in the base oil when with 2% oleic acid as surface modifier and at the ultrasonic dispersion time of 30 min.Nano-MoS2 as additive in lubricating oils has good property of anti-wear and friction reducing properties,especially for 0.01%nano-MoS2 based lubricating oil, which is best in anti-wear and friction reducing property under high load.【期刊名称】《润滑与密封》【年(卷),期】2014(000)009【总页数】5页(P91-95)【关键词】纳米二硫化钼;摩擦学性能;分散稳定性【作者】李斌;谢凤;张蒙蒙;李磊【作者单位】空军勤务学院航空物资油料系江苏徐州221000;空军勤务学院航空物资油料系江苏徐州221000;空军勤务学院航空物资油料系江苏徐州221000;上海后勤训练基地上海200120【正文语种】中文【中图分类】TH117二硫化钼(MoS2)作为固体润滑剂已得到广泛应用[1-2]，而纳米MoS2相比普通MoS2，除纳米颗粒本身尺寸效应、表面与界面效应外，纳米MoS2能在摩擦表面形成牢固的吸附膜和化学反应膜，在长期高负荷条件下摩擦性能更为优异[3-4]。
纳米粒子作为润滑添加剂的性能研究
（ 上海 海 事 大 学 商船 学 院 ，上 海 ２Ｏ ３ ） ｆ １５ ．
摘
要 ： 由于 我 国所 需 润 滑 产 品 的剧 增 以 及人 们 环 保 意 识 的增 强 ， 统 润 滑 添 加 剂 已不 能 满 传
足 现代 工 业 发 展 的需 要 。 对 纳 米 润滑 添加 剂 的摩 擦 学 性 能 、 济 性 能 以 及 环 境 危 害 性 等 方 面 进 行 经 了 综合 的分 析 ， 析 表 明 ： 入 了 纳 米 添 加 剂 的润 滑 油具 有 优 异 的摩 擦 学 性 能 、 分 加 良好 的经 济 性 能 以 及 好 的 环境 友 好 性 。
和使 用者 面前 急需解决 的问题 。 随着纳米 科 技 的 发展 ， 米 润 滑 添加 剂 为解 纳
决这 一难题 带 来 了新 的希 望 。近 十 年来 ， 关纳 有
米粒 子作为 润 滑添 加 剂研 究 的报道 屡 见 不 鲜 ， 并
且证 明 了加 入 了纳米 润滑 添加剂 的润滑 油（ ） 脂 具
１ ３． ｏ ｏ ６ ｃｒ ｎ
维普资讯
２ｏ Ｏ７年 ６月
李 磊 ， ： 米 粒 子 作 为 润 滑 添 加 剂 的 性 能研 究 等 纳
２９ ６
添加剂 的效果 要优 于单 一添 加剂 的效果 ；２ 纳米 （） 碳 酸钙 、 稀土具 有 最 佳 摩 擦学 性 能 的添 加剂 量 是 ０ ６％ ， ． 纳米 铜是 ０ ８％ ， ． 纳米 铁是 ０ ４％ ； 复合 ． 其 粒子 的具有 最 佳摩 擦 学 性 能 的 添加 方 式是 ： 添 总
关
键
词 ： 纳 米 润 滑 添 加剂 ；摩 擦 性 能 ； 济 性 能 ； 境 友 好 性 经 环
纳米材料在润滑油中的应用与性能研究
纳米材料在润滑油中的应用与性能研究润滑油在机械设备中扮演着重要的角色，它能有效减少摩擦和磨损，延长机械设备的使用寿命。
传统的润滑油通常采用添加剂来改善其性能，然而随着纳米技术的发展，纳米材料在润滑油中的应用逐渐成为研究的热点。
本文将探讨纳米材料在润滑油中的应用与性能，并对其研究现状进行分析和总结。
一、纳米材料在润滑油中的应用1.1 纳米材料的种类纳米材料是一种具有特殊结构和性质的材料，其尺寸在纳米级别（10^-9米）范围内。
常见的纳米材料有纳米金属颗粒、纳米氧化物、纳米碳材料等。
这些纳米材料具有高比表面积、优异的力学性能和独特的表面效应，使其在润滑油中具有广泛的应用潜力。
1.2 纳米材料的应用方式在润滑油中应用纳米材料有两种常见的方式：一是直接将纳米材料添加到润滑油中；二是将纳米材料负载在载体上，形成纳米润滑剂。
这两种方式各有其优势和适用情况。
直接添加纳米材料可以简化工艺流程，但存在分散性和稳定性等问题；而负载纳米润滑剂则可以提高纳米材料的稳定性和分散性，以及润滑油的使用效果。
二、纳米材料在润滑油中的性能研究2.1 摩擦降低性能纳米材料在润滑油中的应用主要目的之一就是降低摩擦系数和磨损率。
通过添加纳米材料，可以改善润滑油的润滑性能，减少金属表面间的直接接触，从而减少摩擦和磨损。
研究表明，纳米金属颗粒和纳米氧化物等纳米材料在润滑油中的应用可以显著降低材料的摩擦系数，并减少磨损量。
2.2 抗氧化性能纳米材料在润滑油中的应用还可以提高润滑油的抗氧化性能。
纳米氧化物具有高度的化学稳定性和抗氧化性能，可以吸附和中和润滑油中的有害物质，延缓润滑油氧化和老化的过程。
研究表明，添加纳米氧化物的润滑油能够在高温高压等恶劣环境下保持较好的抗氧化能力，提高润滑油的使用寿命。
2.3 负载纳米润滑剂的性能研究负载纳米润滑剂是一种新型润滑油材料，其在润滑油中的应用也得到了广泛的关注。
负载纳米润滑剂通常由纳米材料和载体组成，通过纳米材料和润滑油的相互作用，形成稳定的纳米润滑剂。
绿色润滑油中纳米WS2颗粒的摩擦学性能分析
通 过 采 用 多 能 场 复 合 作 用 下 的 湿 法 粉 碎 法 制 备 而 成 ， 米 Ｗ Ｓ 颗 粒 的 Ｓ Ｍ 照 片 见 图 １ 纳 。 Ｅ 。
～
收稿 日期 ：２ １ － ７ １ ；修 改稿 收 到 日期 ：２ １ － ００ 。 ０００ ９ ０ ０ １ —９ 作者 简 介 ：罗仁 芝 （ ６ ） 女 ， 教授 ， １ ７－ ， 副 ９ 主要 从 事 车用 发 动 机
性 能和极 压抗 磨 性 能 ； 张俐 丽等 采 用 行 星式 高 能球磨 机并辅 以溶剂 热诱 导 的方 法 制备 出 棒状 结
构 的 Ｗ Ｓ 纳 米 材 料 ， 其 作 为 润 滑 油 添 加 剂 的 摩 。 对 擦 学 性 能 进 行 了初 步 研 究 ， 现 其 能 有 效 改 善 润 发 滑 油 的摩 擦 性 能 ； ａ ｏ ｏｔ Ｒ ｐ ｐ ｒ 等 利 用 气 固 反 应 制 备 了 中 空 的 Ｗ Ｓ 纳 米 管 ， 各 种 测 试 条 件 下 检 测 在 其 特性 ， 表 明 ＷＳ 均 纳 米 管 对 润 滑 油 性 能 具 有 改 善 效 果 。本 课 题 在 前 期 研 究 的 基 础 上 ， 察 不 同 考 添 加 量 的 纳 米 ＷＳ 对 绿 色 润 滑 油 摩 擦 学 性 能 的 影 响 以 及 不 同 工 况 下 纳 米 ＷＳ 的 摩 擦 学 性 能 。
但 仅 限 于 航 天 、 空 工 业 和 国 防工 业 ， 到 １ ８ 航 直 ９ ４年
才 由美 国 Ｍ Ｓ 公 司 将 ＷＳ 润 滑 技 术 引 入 一 般 工 Ｃ
业 领域 中ｌ ］ ＿ 。近年 来 ， 】 随着 纳 米材 料 制备 技 术及
纳米MoS_2的摩擦学特性
纳米MoS 2的摩擦学特性于旭光(北京矿冶研究总院,北京 100044) 摘 要:采用EDS 分析磨痕表面元素的化学状态,扫描电子显微镜观察磨痕表面形貌,在MS 2800A 四球摩擦磨损实验机上考察MoS 2纳米材料作为润滑油添加剂的摩擦学特性。
通过对刚球磨斑直径、PB 值的变化分析MoS 2纳米材料的形貌、添加剂含量对润滑油摩擦性能的影响。
结果表明,MoS 2纳米颗粒具有好的减磨性能和极压性能,MoS 2纳米纤维对增加极压性能影响不大。
随着添加剂含量的增加,润滑油的减磨性降低,极压性提高。
纳米MoS 2对摩擦副的减磨和极压性能改善的原因是由于其吸附于摩擦副表面,在摩擦过程中,纳米MoS 2分解,生成含Mo 的氧化膜,起到改善摩擦学性能的作用。
关键词:无机非金属材料;MoS 2;纳米材料;润滑油添加剂;摩擦学特性中图分类号:TG115158 文献标识码:A 文章编号:1001-0211(2006)04-0005-04收稿日期:2006-04-26作者简介:于旭光(1967-),男,内蒙古赤峰市人,工程师,博士,主要从事新型金属材料的开发与研究。
纳米微粒作为润滑剂或润滑油添加剂表现出优良的摩擦学特性[1-6],业已发现,许多纳米微粒具有优异的自润滑特性和超低摩擦特性,能够显著改善某些表面涂层的摩擦磨损性能,同时在较宽的温度范围内表现出良好的减摩和抗磨作用,在常温至中等高温范围内的连续润滑方面具有潜在的应用价值。
目前对纳米MoS 2摩擦学特性的研究比较多[7],可以通过多种方法获得纳米MoS 2,由不同方法得到的MoS 2纳米颗粒的形态特征和性能等也存在明显差异。
研究采用热分解法制备的不同形态的纳米MoS 2的摩擦学性能,考察纳米材料形态及添加量对润滑油摩擦性能的影响,并探讨其作用机理。
1 实验方法摩擦磨损试验在MS -800A 四球摩擦磨损实验机上进行,以不同的载荷进行试验。
试件为GCr15标准轴承钢球,直径为<1217mm ,硬度为59～61HRC 。
纳米颗粒对润滑油性能的改善研究
纳米颗粒对润滑油性能的改善研究纳米材料的应用一直是当代科技领域的研究热点。
在润滑材料领域，纳米颗粒的引入被认为是一种有效的方法，可以提高润滑油的性能和降低机械部件的磨损。
本文将探讨纳米颗粒对润滑油性能的改善研究，包括纳米颗粒的选择、添加方式以及对润滑油性能的影响等方面。
首先，选择合适的纳米颗粒至关重要。
纳米颗粒在润滑油中起到填充物的作用，可以填补润滑油分子之间的空隙，从而改善摩擦和磨损性能。
常见的纳米颗粒包括氧化铁、二氧化硅和碳纳米管等。
这些纳米颗粒具有高比表面积和较大的表面能，使得它们能够与润滑油分子更好地相互作用。
其次，纳米颗粒的添加方式对于润滑油性能的改善也有着重要的影响。
目前常用的添加方式有两种：一是将纳米颗粒直接添加到润滑油中，形成纳米润滑油；另一种是通过阳极氧化、溶胶-凝胶等方法将纳米颗粒引入金属基体，形成含有纳米颗粒的金属复合材料。
两种添加方式都能在一定程度上改善润滑油的性能，但是纳米润滑油的研究更为深入和广泛。
纳米颗粒对润滑油性能的改善主要表现在以下几个方面。
首先，纳米颗粒的添加可以有效减少润滑油的摩擦系数。
纳米颗粒填充润滑油分子之间的空隙，形成一个均匀的纳米网络结构，阻碍摩擦表面的直接接触。
其次，纳米颗粒能够提高润滑油的抗磨损性能。
纳米颗粒的高表面能使其与金属表面形成一层保护膜，有效减少磨损和腐蚀。
此外，纳米颗粒还可以改善润滑油的抗氧化和抗腐蚀性能，延长润滑油的使用寿命。
然而，纳米颗粒对润滑油性能的改善也存在一些挑战与问题。
首先，纳米颗粒的添加需要调整润滑油的配方，这可能增加制造成本。
其次，纳米颗粒的长期稳定性和分散性也是一个关键问题，需要进一步研究和改进。
此外，纳米颗粒的添加可能对环境产生潜在风险，需要进行安全评估。
总之，纳米颗粒对润滑油性能的改善研究是一个具有重要意义的课题。
选择合适的纳米颗粒和添加方式，能够有效地改善润滑油的摩擦和磨损性能，延长机械部件的使用寿命。
然而，仍需解决纳米颗粒长期稳定性和环境风险等问题，促进纳米颗粒在润滑油领域的商业化应用。
纳米润滑油在机械系统中的摩擦学性能研究
纳米润滑油在机械系统中的摩擦学性能研究近年来，随着科技的不断发展和进步，纳米技术越来越受到重视和关注。
在机械工程领域，纳米技术也被广泛应用于润滑油的研究和改进。
纳米润滑油以其独特的性能和效果受到了广泛的关注。
传统的润滑油主要通过形成润滑膜来减少摩擦和磨损。
纳米润滑油则利用了纳米颗粒的独特性质来改善润滑效果。
纳米颗粒具有较大的比表面积和较高的活性，能够在摩擦界面形成均匀、致密的润滑膜，从而减少机械系统的摩擦和磨损。
研究表明，纳米润滑油在机械系统中能够显著改善摩擦学性能。
首先，纳米颗粒可以填充摩擦表面的微小缺陷，并填补油膜中的气体孔隙，减少了油膜中的摩擦负荷，从而减小了摩擦系数。
其次，纳米颗粒能够降低摩擦界面的摩擦温度，从而减少了摩擦热的产生。
此外，纳米颗粒还能够抵御摩擦表面的化学反应，减少了摩擦产生的氧化物和磨粒，有效地减少了磨损。
然而，纳米润滑油的应用仍存在一定的挑战和问题。
首先，纳米颗粒的添加量和尺寸分布对摩擦学性能的影响非常敏感。
过多或过少的添加量都可能导致效果的逆转。
因此，在纳米润滑油的设计和应用中需要进行精确的控制和调节。
其次，纳米颗粒的稳定性和分散性对于润滑效果也至关重要。
颗粒的团聚和沉积会降低润滑效果，甚至引起堵塞。
因此，研究者需要寻找合适的方式来稳定纳米颗粒的分散状态。
此外，纳米润滑油的环境友好性也是研究的重点之一。
传统的润滑油中含有大量的有机添加剂和重金属，对环境造成较大的污染。
纳米润滑油则可以通过调整纳米颗粒的表面性质和结构来实现环境友好性。
例如，研究者可以将纳米颗粒与可再生材料结合，制备出可降解的纳米润滑油。
这些环保型的纳米润滑油既能满足机械系统的需求，又能减少对环境的不良影响。
综上所述，纳米润滑油在机械系统中的摩擦学性能研究具有重要的意义。
通过合理地设计和调节纳米颗粒的性质和结构，可以实现润滑效果的最大化和优化。
同时，环境友好型的纳米润滑油也是未来研究的重要方向之一。
通过不断地深入研究和探索，纳米润滑油必将在机械工程领域取得更大的突破和应用。
纳米硼酸铜颗粒的制备及其用作润滑油添加剂的摩擦学性能
纳米硼酸铜颗粒的制备及其用作润滑油添加剂的摩擦学性能摘要：本文介绍了一种纳米硼酸铜颗粒的制备方法，并研究了其在润滑油中的摩擦学性能。
通过X-射线衍射（XRD）和透射电子显微镜（TEM）对合成的纳米硼酸铜颗粒进行了表征。
润滑油中添加不同质量分数的纳米硼酸铜颗粒后，进行摩擦学实验，结果表明纳米硼酸铜颗粒可以显著降低润滑剂的摩擦系数和磨损。
关键词：纳米硼酸铜，润滑油，摩擦学性能，添加剂1. 引言在机械设备运转过程中，润滑剂的作用是非常重要的，可以降低机械设备的磨损和摩擦，延长其使用寿命。
因此，润滑油添加剂的研究和开发一直是机械工程学的热点研究领域。
与常规润滑剂相比，纳米润滑剂因其独特的性能和结构在磨损和摩擦控制等方面具有优越性。
纳米化加工是一种将普通材料转化为纳米材料的方法。
在此过程中，通过对材料的微观结构和化学性质进行控制，可以将物质的物理、化学和表面特性进行优化，从而增强或改善其性能。
纳米材料的研究和应用在材料科学、化学、物理学和生物医学等领域有着广泛的应用和市场前景。
2. 实验方法2.1 纳米硼酸铜颗粒的制备将氯化铜和硼烷在乙二醇中混合，加入NaOH并进行30min的搅拌，在0℃下静置2h，离心收集成深蓝色沉淀。
将这些沉淀在水中多次洗涤，并在空气中干燥。
最终得到纳米硼酸铜颗粒。
2.2 纳米硼酸铜颗粒的表征对所制备的纳米硼酸铜颗粒进行XRD和TEM表征。
2.3 摩擦学实验将不同质量分数的纳米硼酸铜颗粒加入润滑油中，进行摩擦学实验。
实验使用了球盘试验机来测试润滑剂的摩擦和磨损性能。
在实验过程中，相对静态压力为1.0 MPa，滑动速度为200 RPM，试验时间为30分钟。
3. 结果与讨论3.1 纳米硼酸铜颗粒的表征图1为合成的纳米硼酸铜颗粒的XRD图谱，可见颗粒在晶体结构上呈现出单斜晶系的特征。
该分析表明，所制备的纳米硼酸铜颗粒是高纯度的，无其它杂质。
图1 纳米硼酸铜颗粒的XRD图谱通过TEM观察可以看出，所制备的纳米硼酸铜颗粒大小均匀，形状为圆球状，平均直径为20 nm，如图2所示。
纳米铜作为N32润滑油添加剂的摩擦学性能研究
纳米铜作为N32润滑油添加剂的摩擦学性能研究的报告，600
字
本报告旨在研究纳米铜作为N32润滑油添加剂的摩擦学性能。
在这项研究中，我们采用质量分数测量润滑油的各种属性的变化，并将纳米铜作为添加剂添加到润滑油中，以便更好地了解它的摩擦学特性。
我们首先以一种标准流体进行排放，然后添加纳米铜作为添加剂，测试N32润滑油的摩擦系数在不同添加剂百分比下的变
化情况。
在测试中，我们发现当纳米铜添加量升高时，摩擦系数会明显降低。
此外，随着添加剂的增加，N32润滑油的温度也有所下降。
因此，添加纳米铜可以改善润滑油的高温性能，使摩擦系数下降，从而降低摩擦和磨损，提高机械性能。
本研究揭示了纳米铜作为N32润滑油添加剂的摩擦学性能，
同时也提供了一种新型润滑材料，可以用于更高效率、更安全的润滑机械性能。
此外，研究结果还为进一步优化润滑油添加剂的研究提供了参考基础。
《硼酸酯改性二硫化钼基纳米颗粒的制备及摩擦学性能研究》
《硼酸酯改性二硫化钼基纳米颗粒的制备及摩擦学性能研究》一、引言随着现代工业技术的快速发展，材料科学在各个领域的应用越来越广泛。
在众多材料中，二硫化钼因其独特的物理和化学性质，在润滑、摩擦、电学等领域展现出优秀的性能。
近年来，为进一步改善二硫化钼的性能，研究人员尝试对其进行各种改性研究，如采用硼酸酯对其进行表面修饰，制备出新型的改性二硫化钼基纳米颗粒。
这些颗粒因其独特结构在改善润滑剂摩擦学性能方面显示出极大的潜力。
本文将对硼酸酯改性二硫化钼基纳米颗粒的制备方法及其摩擦学性能进行深入研究。
二、制备方法（一）原料准备制备过程中所需的原料包括二硫化钼、硼酸酯等。
这些原料需经过严格筛选，确保其纯度和质量。
（二）制备过程1. 溶液制备：将二硫化钼与有机溶剂混合，形成均匀的溶液。
2. 硼酸酯改性：将硼酸酯加入上述溶液中，通过一定的化学反应使硼酸酯与二硫化钼表面发生键合，形成改性二硫化钼。
3. 纳米颗粒制备：通过物理或化学方法，将改性后的二硫化钼分散成纳米级别的颗粒。
4. 干燥处理：将制备好的纳米颗粒进行干燥处理，以去除多余的水分和溶剂。
（三）产品表征通过扫描电子显微镜（SEM）、透射电子显微镜（TEM）等手段对制备的纳米颗粒进行表征，确保其形貌、尺寸等符合预期。
三、摩擦学性能研究（一）实验方法将改性后的二硫化钼基纳米颗粒添加到润滑剂中，进行摩擦学性能测试。
测试过程中需严格控制温度、压力、速度等参数，以确保实验结果的准确性。
（二）实验结果分析1. 摩擦系数：通过对比添加改性二硫化钼基纳米颗粒前后润滑剂的摩擦系数，评估其摩擦学性能的改善情况。
2. 磨损率：通过观察试样的磨损程度，计算其磨损率，进一步评估其耐磨性能。
3. 稳定性分析：考察润滑剂在不同环境下的稳定性，评估改性后纳米颗粒对润滑剂稳定性的影响。
（三）结果讨论通过对比实验结果，发现经过硼酸酯改性的二硫化钼基纳米颗粒能有效降低润滑剂的摩擦系数和磨损率，提高其耐磨性能和稳定性。
纳米材料在润滑油中应用
实验步骤
（一）具体的纳米粒子添加剂配制步骤如下：
(1) Tween—20、Tween—60、Span—20按2：2：1的比例搅拌均匀。 (2) 将混合活性剂与聚醚以5：1的比例混合后加入纳米粒子，放于
70—80℃电热恒温水浴锅中搅拌约l0分钟左右； (3) 将混合活性剂加入到油中后置于KQ218型超声波振荡器中振荡
4．将一个试验钢球装到夹头中，并把夹头装在主轴上。 5．把组装好的试验油盒装在四球试验机上的试验座上。
实验步骤
6．试样温度控制在18—35℃。 7．启动液压油泵，油盒上升，使下面三载荷。
8．启动电机，运转10土 0．2s(四球机主轴的制动时间不计算在 内)。
5．将油盒放在油盒座上，缓缓施加载荷至392N。
实验步骤
6．加热试验油样并调节到75i2℃。 7．在试验温度下，开动电机驱动主轴旋转。 8．试验时间达到60土lmin时，停止加热和关掉电机，除去负荷取
出油盒，将试验油样倒出。
9．用显微镜测量油盒中三个下球上的磨斑直径，测量精度为 0．01mm，每个球上的磨斑直径测量两次，一次沿着油盒中心 射线方向，另一次与第一次垂直。以毫米为单位报告三个钢球 六次测量的磨斑直径算术平均值。测量时的观察线应垂直磨斑 表面。如果磨斑是一个椭圆，则在磨痕方向做一次测量，另一 次测量与磨痕方向垂直。
9．取下油盒和夹头，并卸下夹头中的试验钢球。 10．将试验钢球放在显微镜下观察，如果磨斑已经扭曲，不是表
现为比较完整的圆形，则下次试验就在低一级的负荷下进行； 如果磨斑为规则的圆形或椭圆形，则下一次试验就可以加大负 荷。这样反复试验，直到确定出最大P9值为止。
三种碳纳米结构改性基础油的摩擦学性能
三种碳纳米结构改性基础油的摩擦学性能陆紫嫣;黄飞;胡坤宏【摘要】将三种不同碳纳米结构(氨基化多壁碳纳米管、羟基化多壁碳纳米管与多层氧化石墨烯)作为添加剂,分别加入到三种不同类的基础油(聚α-烯烃油、癸二酸二异辛酯与液体石蜡)中,然后在高频往复试验机土测试土述油样的摩擦学性能,同时还探究了三种碳纳米材料在CD 15W-40柴油机油中的效果.结果表明:三种碳纳米结构在聚α-烯烃油与癸二酸二异辛酯中的效果不好,在液体石蜡中的效果较好,其中羟基化多壁碳纳米管润滑性能最好,这是因为它在液体石蜡中分散性良好,易于进入摩擦界面形成润滑膜;三种碳纳米材料在CD 15W-40柴油机油中有效果但都不显著.【期刊名称】《润滑油》【年(卷),期】2018(033)001【总页数】7页(P39-45)【关键词】碳纳米管;氧化石墨烯;基础油;润滑性能;摩擦磨损【作者】陆紫嫣;黄飞;胡坤宏【作者单位】合肥学院生物与环境工程系,安徽合肥230601;合肥学院化学与材料工程系,安徽合肥230601;合肥学院机械工程系,安徽合肥230601;合肥学院化学与材料工程系,安徽合肥230601【正文语种】中文【中图分类】TE624.820 引言矿物油虽然是当前用量最大的液体润滑剂［1］，但矿物油的不可再生性及生物难降解性导致它们正逐渐被合成油代替。
聚α－烯烃与酯类基础油是目前最常用的两类合成基础油，与矿物油相比它们在很多方面均表现出优势，在摩擦与润滑领域越来越受到重视。
将固体润滑剂加入到润滑油中，用来提高润滑油的抗磨减摩性能，已有多年的历史了，其中最具代表性的是石墨、二硫化钼、聚四氟乙烯［2］。
近年来，研究人员对纳米颗粒在润滑油添加剂领域的应用进行了大量研究，发现纳米颗粒作为润滑油添加剂能够改善基础油的抗磨减摩性能［3－6］。
Iijima教授1991年首次发现碳纳米管以来［7］，碳纳米管已经成为多个领域的研究热点。
在摩擦学领域，碳纳米管也表现出较好的应用前景［8－10］。
纳米润滑添加剂的研究现状及发展趋势
纳米润滑添加剂的研究现状及发展趋势摘要：回顾了纳米材料作为润滑添加剂的研究状况;比较了不同纳米材料添加剂对摩擦学性能的影响;综述了纳米材料的抗磨减摩机理。
介绍当今国外此领域的研究现状,指出结构型纳米材料是在本领域的研究新热点;展望了纳米润滑油添加剂的发展前景,并指出了需要进一步深入研究的有关问题。
关键词：纳米材料；摩擦学性能；润滑添加剂1纳米材料的结构与特性同宏观上三维方向都具备足够大尺寸的常规材料相比,纳米材料是一种低维材料,即在一维、二维甚至三维方向上尺寸为纳米级(0.1～100nm)。
纳米材料按空间维数分为以下四种:(1)零维的原子簇和原子簇的集合,即纳米粒子;(2)一维的多层薄膜,即纳米膜;(3)二维的超细颗粒覆盖膜(4)三维的纳米块体材料。
由于纳米材料的表面原子数与总原子数之比随材料尺寸的急剧变小而急剧增大,表面原子的晶场环境和结合能与内部原子不同,表面原子周围缺少相邻原子,因而具有许多悬空键,具备不饱和性质,表面积、表面能和表面结合能都迅速增大,产生了所谓的“表面效应”。
当纳米材料尺寸同传导电子的直布罗意波长相当或更小时,周期性的边界条件将被破坏,材料的磁性、内压、光吸收、热阻等性质比起普通体相材料都发生了很大变化,这称为纳米材料的“体积效应”。
随着纳米材料的尺寸下降到一定值时,费米能级附近的电子能级变为分立能级的现象称为“量子尺寸效应”。
纳米材料上述独特的结构特性导致纳米材料产生了诸如高扩散性、易烧结性、熔点降低、硬度增大、催化反应活性增大等一系列特性,使得它在精细陶瓷、催化剂、电子元件、磁光元件等方面得到广泛应用。
2纳米材料润滑作用机理纳米粒子作为润滑材料有明显的作用，但其作用机理还没有真正研究清楚，目前对其作用机理有多种推测。
一种理论认为，纳米粒子尺寸较小，近似球型，在摩擦副间可以像鹅卵石一样自由滚动，类似微轴承作用，减少了摩擦阻力，降低了摩擦系数，减少了磨损，这种“滚珠轴承”的摩擦原理目前还缺乏进一步的实验支持。
油酸修饰纳米镍粒子对润滑油摩擦学性能的影响
中 图分 类 号 ：Ｔ １７ １ 文献 标 识 码 ：Ａ 文章 编号 ：０ ５ ０５ （０ ０ Ｈ １． ２ ４— １０ ２ １ ）８— ７ ４ ００—
Ｔｈｅ Ｅｆｅ ｔ ｆＯｌｉ ｉ ｏ ｉ ｅ ｎ ． ｉｋ ｌＰａ ｔ ｌｓ ｆ ｃｓ ｏ ｅｃ Ａｃｄ Ｍ ｄ ｆ ｄ Ｎａ 子对 润 滑 油摩 擦 学性 能 的影 响
王
（ ．山东交通学 院海运学院 １
鹏 朱新河 吕 静
辽宁大连 １６２ ） １０ ３
山东威海 ２４ ０ ；２ ６ ２０ ．大连海事大学轮机学 院
摘 要 ：采用 化 学 法制 备 纳米 镍 粒 子 ，用油 酸 对其 进 行 表面 改性 ，利 用 Ｘ Ｄ 和 Ｓ Ｍ 对 其进 行 表 征 。将 不 同质量 分数 Ｒ Ｅ 的纳 米 镍粒 子 加入 Ｆ ０８船 用 系统 油 中 ，在 摩擦 磨 损试 验 机 上研 究其 减 摩抗 磨 性 能 。结 果表 明 ，所 制 备 的纳 米镍 粒 子 为 ４０ 面 心立 方结 构 ，其 平 均 粒径 分 别 为 ４ ｍ，在润 滑 油 中具 有 良好 的分 散 性 能 ；纳 米镍 粒 子在 较 高 载 荷 下减 摩 抗 磨 效 果 明 ０ｎ 显 ，具 有较 好 的 填充 修 复犁 沟 的作 用 。 关 键词 ：纳米 镍 ；添加 剂 ；油 酸 修饰 ；减摩 抗 磨
纳米ZrO_2作为润滑油添加剂的摩擦学性能研究
文章编号:1000-9930(2001)04-0028-04纳米ZrO 2作为润滑油添加剂的摩擦学性能研究黄伟九, 彭成允, 王应芳, 曾 英(重庆工学院材料科学与工程系,重庆400050)摘要:利用溶剂置换干燥法制备了粒径在20-50nm 范围的氧化锆粒子,用TE M 及XRD 对该产物进行了表征1用四球机及环块摩擦磨损试验机测定了纳米氧化锆作润滑油添加剂的摩擦学性能1研究发现:纳米氧化锆的加入,能有效提高500S N 基础油的抗磨减摩性能及承载能力;且纳米氧化锆的加入量有一最佳值,超过此量,含纳米粒子的润滑油摩擦学性能下降;纳米氧化锆的摩擦学作用机理是在摩擦表面沉积而形成具有抗磨减摩作用的润滑膜1图9,参91关 键 词:氧化锆;纳米粒子;溶剂置换干燥法;摩擦学中图分类号:TH117.2 文献标识码:A 纳米材料是20世纪80年代初发展起来的新材料,它以奇特的性能和广阔的应用前景,被誉为跨世纪的新材料,引起了科学界和企业界的极大关注和一些国家政府的高度重视1纳米材料的特殊结构,使它产生出四大效应:小尺寸效应、量子效应、表面效应和界面效应,从而具有传统材料所不具备的物理、化学特性1目前纳米材料在催化、发光材料、磁性材料、半导体材料及精细陶瓷领域得到了广泛的应用[1-3],但在润滑油中的应用所见报导不多1人们曾对几种纳米粒子的摩擦学行为进行了研究[4-7],证明了纳米粒子具有较好的摩擦学性能1考虑到纳米粒子独特的物化特性及其与油溶性添加剂在润滑油中不同的存在状态,它们的摩擦学特性也必将存在着差异;研究这些差异,不但有助于了解纳米粒子的作用机理,还能进一步指导纳米粒子的应用、开发研究,开拓其在润滑油领域中的应用,丰富摩擦学的内容.氧化锆是高温耐磨陶瓷的重要组分,但目前对纳米氧化锆粒子在润滑油中的应用研究报道较少1作者利用溶剂置换干燥法[8],制备出纳米氧化锆粒子;研究了其作为润滑油添加剂的摩擦学性能,并对其抗磨机理进行了初步讨论.1 实验部分试剂:分析纯Z rOCl 2・8H 2O ;氨水;无水乙醇;石油醚;化学纯正丁醇和失水山梨醇单硬脂酸酯;工业500S N 基础油,运动粘度95～102mm 2/s 1111 氧化锆纳米粒子的制备及物理形态的测定取0.5m ol/L 的Z rOCl 2溶液100ml ,采用水浴加热使其温度保持在60℃左右1恒温30min 后在快速搅拌下缓慢滴加25%～28%的氨水,调节体系约为pH =10,得到水凝胶;将水凝胶在母液中陈化10h 后,抽滤,依次采用去离子水,无水乙醇清洗沉淀;然后将沉淀转入三颈烧瓶中加入一定比例的正丁醇和石油醚进行蒸馏除去沉淀中少量水[8];再将沉淀置于烘箱中在85℃下干燥,尔后在700℃下煅烧1h ,得到产品1采用J E M -2000EX 型透射电子显微镜测定Z rO 2粒子的形态和尺寸;Philips X pert -MPD 型X 射线衍射仪(Cu 靶,40kV )测定Z rO 2粒子的XRD 谱;D LS -700型动态激光散射仪测定粒度分布和平均粒径.112 摩擦学性能测试及磨斑表面分析将纳米氧化锆加入500S N 基础油中,加入失水山梨醇单硬脂酸酯作分散稳定剂,加热搅拌均匀1用MQ -800A 型四球试验机评价添加剂的承载能力和抗磨性能;电机转速为1450r/min ,温度为室温1最大无卡咬负荷按照国标G B3142-82测定,磨斑直径在试验30min 后测定1所用钢球材料为G Cr15轴承钢,直径为12.7m m ,硬度HRC 为59～611在300N 下用H Q -1型环块试验机测摩擦系数1其中环是淬火CrW Mn 钢环(Cr :0.9～1.2w t %,C :0.9～1.05wt %,W:1.2～1.6wt %,Mn :0.8～1.1w t %,S i :0.15～0.35w t %),直径为49.24m m ,高为12.7mm ,表面粗糙度Ra =0.27μm ;硬度HRC 为62收稿日期:2001-06-21基金项目:重庆市应用基础项目资助(编号:6783)作者简介:黄伟九(1969-),男,湖南长沙人,博士,副教授,主要从事摩擦学及功能材料研究1第16卷第4期2001年 12月湘潭矿业学院学报J.XIANG T AN MIN.INST.V ol.16N o.4Dec. 2001块由45号钢制成,其尺寸为12mm ×6mm ×4mm ,硬度HRC 为44.8,表面粗糙度R a =0.35μm 1环的转速为1500r/min 1实验后的钢球先用石油醚超声浴清洗5min ,尔后采用SE M250扫描电子显微镜(20kV )测定锆元素在钢球磨斑表面的面分布;并用X 射线光电子能谱测定了磨斑表面锆元素的存在形式,仪器型号为PHI -1600,通过能为188eV ,Mg 靶12 结果及讨论211 纳米Z rO 2的物理形态用溶剂置换干燥法制备的氧化锆的形貌如图1所示1由动态激光光散射实验结果可知:氧化锆粒子有很好的单分散性,粒子尺寸在20～50nm 范围内,平均粒度为40nm (见图2)1X -射线衍射谱图如图3所示,其结果表明氧化锆粒子具有四方晶相结构(t -Z rO 2)1212 纳米氧化锆对油品最大无卡咬负荷的影响最大无卡咬负荷(P B )反映了油品的极压承载能力1500S N 基础油的P B 为549N ,实验表明单独加入1.00wt %分散剂失水山梨醇单硬脂酸酯的基础油的P B 并不改变1加入分散剂后再分别加入不同量的纳米氧化锆作四球实验,测得的P B 如图4所示,可以看出其最大无卡咬负荷明显增大,而且有一最大值,也就是说过量的添加剂反而使P B 减小,其原因可能是过量的纳米添加剂在摩擦作用下形成了较大的聚集体,这使得摩擦过程变得不平稳而导致承载能力下降12.3 纳米氧化锆对油品抗磨性能的影响纳米氧化锆添加剂用量对油品抗磨性能的影响如图5所示1实验表明:纳米氧化锆的加入能有效地提高基础油的抗磨性能,纳米氧化锆的加入量在0.5～1.5wt %时可使油品获得较佳的抗磨性能,而添加剂用量过量时反而使磨斑直径增大1磨斑直径表示其磨损量大小,因此可通过考察磨斑直径与摩擦时间的关系来反映磨损量与摩擦时间关系1图6示出了基础油和含1%纳米氧化锆、1%分散剂(失水山梨醇单硬脂酸酯)的润滑油进行对比实验的结果1由图6可见:两者具有类似的曲线形态1实验初期,含有纳米氧化锆粒子润滑油润滑的钢球的磨斑直径与基础油润滑的钢球磨斑直径很接近;实验5m in 后,含纳米粒子的润滑油润滑的钢球磨斑直径比基础油小得多1这进一步说明纳米氧化锆能有效改善润滑油的抗磨性能1第16卷第4期黄伟九等:纳米Z rO 2作为润滑油添加剂的摩擦学性能研究292.4 纳米氧化锆对油品摩擦系数的影响1在润滑油的摩擦学研究中,降低能量损失,减少磨损、增加承载能力具有同样重要的作用1图7示出了基础油、含1%分散剂失水山梨醇单硬脂酸酯的润滑油以及含1%纳米氧化锆、1%分散剂失水山梨醇单硬脂酸酯的润滑油的摩擦系数1从图7可见:在摩擦初始阶段,基础油和含分散剂润滑油的摩擦系数是随摩擦时间的增加而增加,这表明磨损导致实际摩擦接触面积的增加1而含纳米氧化锆的润滑油的摩擦系数比上述两种油的小,这可能是纳米氧化锆沉积在摩擦表面降低了剪切应力的缘故;实验结果也表明润滑油中加入纳米氧化锆可有效减少摩擦12.5 抗磨机理初探图8是对磨斑表面锆元素的XPS 谱图1分析表明:电子结合能为182.6eV 的谱峰对应Z rO 2中的Z r3d 的特征峰[9],说明纳米氧化锆在摩擦表面并未发生摩擦化学反应,生成新的物种1图9是SE M 测得磨斑表面锆的面分布,结果表明磨斑表面在超声波清洗后仅有少量锆存在1根据以上结果,可对纳米氧化锆的抗磨机理作如下初步推论:首先,吸附有分散剂分子的纳米氧化锆粒子沉积在摩擦表面,然后这些沉积物在摩擦剪切作用下形成了具有抗磨减摩性能的膜,该膜可有效减小剪切应力,提高基础油的减摩抗磨性能13 结论本文利用溶剂置换干燥法制备了粒径在20～50nm 范围的氧化锆粒子,并用四球机及环块摩擦磨损试验机测定了纳米氧化锆作润滑油添加剂的摩擦学性能1研究发现:纳米氧化锆的加入,能有效提高500S N 基础油其抗磨减摩性能及承载能力;且纳米氧化锆的加入量有一最佳值,超过此量,含纳米粒子的润滑油摩擦学性能下降;纳米氧化锆的摩擦学作用机理是在摩擦表30湘潭矿业学院学报2001年12月面沉积而形成具有抗磨减摩作用的润滑膜1参考文献:[1] 张立德1纳米材料研究的新进展及在21世纪的战略地位[J]1中国粉体技术,2000,6(1):1-51[2] 翟庆洲,裘式纶,肖丰收,等1纳米材料研究进展Ⅰ[J]1化学研究与应用,1998,10(3):226-2351[3] 翟庆洲,裘式纶,肖丰收等.纳米材料研究进展Ⅱ[J]1化学研究与应用,1998,10(4):332-3411[4] DONGJ X,HU Z S.A study of the antiwear and friction-reducing prop2erties of the lubricant additive,nanometer zinc borate[J].T ribo I nt, 1998,31(5):219-2231[5] HUANG W J,W ANGJ,W ANG Y F,et al.T ribological performance ofnanometer samarium borate[J].T rans N onferrous Met Soc China, 2001,11(3):417-4201[6] HU Z S,D ong J X.Preparation and tribology of spherical nanometer parti2cles of SbOX(OH)Y[J]1Lubr Sci,1998,11(2):256-2711[7] 夏延秋1纳米级金属粉体改善润滑油的摩擦磨损性能试验研究[J]1润滑油,1998,18(6)18-211[8] HU Z S,DONG J X,CHE N G X.Replacing s olvent drying technique ornanometer particle preparation[J].J of Colloid and I nterface Science, 1998,208:367-3721[9] M OU LDER J F,WI LLIAM F S,PETER E S,et al.Handbook of X-rayphotoelectron spectroscopy[M].New Y ork:Perkin-E lmer C orporation, Physical E lectronic Division,1979.1Study on tribological perform ance of nanometerzirconium oxide as lubrication additiveHUANG Wei-jiu,PENG Cheng-yun,WANG Y ing-fang,ZENG Y ing(Dept.of M aterial Science and Engineering,Chongqing Institute of T echnology,Chongqing400050,China)Abstract:Z irconium oxide with a particle size of about20-50nm was prepared using the replacing s olvent drying technique, and was characterized using XRD and TE M.The tribological properties of500S N oil containing nanometer particles were mea2 sured using four-ball and block-on-ring tribotesters.Results indicated that the wear resistance and load-carrying capaci2 ty of the oil were raised and its friction coefficient was decreased.Excessive nanometer additive was disadvantageous for the tri2 bological performance of lubricating oil.Nanometer zirconium oxide took effect by its deposition on the rubbing surface. 9figs.,9refs.K ey w ords:zirconium oxide;nanometer particle;replacing s olvent drying technique;tribologyBiography:H UANG Wei-jiu,male,born in1969,Dr.,ass ociate profess or,tribology and function materials.本刊信息据中国科学技术信息所2001年中国科技期刊引证报告,《湘潭矿业学院学报》在上一年度各项指标均有上升,其中影响因子在全国134所理工科高等学校学报中名列第18位,基金论文比占所发论文的51%1另据国家图书馆电子信息服务中心查询,《湘潭矿业学院学报》2000年第1期至第4期所刊出的78篇论文中有42篇被美国《工程索引》(C om pendex)收录,2001年第1期刊出的26篇论文被全部收录1感谢各位作者的支持,热诚欢迎广大作者踊跃投稿1《湘潭矿业学院学报》编辑部 第16卷第4期黄伟九等:纳米Z rO2作为润滑油添加剂的摩擦学性能研究31。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
随着 我国空 间探索研究 的不断深 入 ，各类 空间飞 行 器对高精度 、长 寿命 、高可靠空 间活动零部件 的应 用需求不 断增多 。恰 当的油脂 润滑方案 能够有效 降低 活动部件运转摩擦力矩 ，延长其使用 寿命 ，提高运转
ｂ ｓ ｄ ｇ ｅ ｓ ｓｍｏ ｉ ｅ ｙ ｎ ｎ — Ｓ ａ ｔ ｌｓｔ ｍｐ ｏ ｅ ｉｓｔｉ ｏｏ ｉａ ｅ ａ ｉｒ Ｔ ｅ ｓ ａ ｅｅ ｖｒ ｎ ｎ ｄ ｐ ａ ｉｉ ａｅ ｒ ａ ｅ ｗａ ｄｆ ｄ ｂ ａ ｏ Ｍｏ ２ｐ ｒｉ ｅ ｏｉ ｒｖ ｔ ｒｂ ｔｇｃ ｂ ｈ ｖｏ ． ｈ ｐ ｃ ｎ ｉｏ ｍｅ ｔａ ａ ｔｂ ｌ ｙ ｉ ｃ ｌ ｔ ｆｒｎ ｎ — ｄ ｆ ａｉｎ ｇ ｅ ｓ ｕ ｒｃ ｎ ｓｓｕ ｉｄ． ｈ ｅ ｕｔ ｈ ｗ ｈ ｔａ ｄ ｎ ａ ｏ Ｍｏ ２ｐ ｒｉｌｓｉ ｅｆｕ ｒ ｐ ｌｅｈ ｒ ｏ ａ ｏ ｍｏ ｉ ｃ ｔ ａ ｅｌ ｂ ａ ｔｗａ ｔ ｄｅ Ｔ ｅ ｒｓ ｌ ｓ ｏ ｔ ａ ｄ ｉ ｇ ｎ ｎ — Ｓ ａ ｃｅ ｎ Ｐ ｒｌ ｏ ｏ ｏｙ ｔｅ ｉ ｏ ｒ ｉ ｓ ｔ
ｂｓｄｇｅｓ ｃｎｉｐｏｅｉ ｂｌ ｃｌ ｅａｉ ｉ ｏｔ ｈｎ ｎ ｓ ｎｉ ｎ ｅ ｔ ｄ ｐ ｉｔ． ａ ａｅ ａ ｒ ｓ ｒ ｏ ｇ ａ ｂｈｖ ｒ ｔ ｕ ｃａ ｇ ｇ ｔ ｅｖ ｏ ｍ ｎ ａａｔ ｌｙ ｅ ｒ ｍ ｖ ｔｔ ｏ ｉ ｉ ｏｗ ｈ ｉ ｉ ｒ ｂ ａ ｉ
Ｉｓｔｔ ｏ ｈ ｓ ｓ ＬｎｈｕＧ ｎｕ ３ ０ ０ Ｃ ｉａ ｎｔｕ ｆ ｙｉ ， ａｚｏ ａｓ ０ ０ ，ｈｎ ） ｉ ｅ Ｐ ｃ ７
Ａｂ ｔａ ｔＴｏｍｅ ｔｔ ｅ ｒｑ ｉｅ ｎ ｆｈ ｇ ｒ ｃｓｏ ｓｒ ｃ ： ｅ ｈ ｅ ｕ ｒｍｅ ｔｏ ｉｈ ｐ ｅ ｉｉｎ，ｌ ｎ ｉｅ ａ ｄ ｈｇ ｅｉｂｌｔ ｆａｌｋ ｎ ｓｏ ｐ ｃ ｃａｔ ， ｓ ａ ｅ ｏ ｇ ｌ ｎ ｉｈ ｒ ｌａ ｉ ｙ ｏ ｉ ｄ ｆ ｓ ａ ｅ ｒｆｓ ｐ ｃ ｆ ｉ ｌ
米 Ｍ Ｓ 颗 粒 进 行 改 性 ，然 后 对 改 性 后 的 润 滑 脂 进 行 ｏ：
油脂润滑材料 的润滑方案
。
摩擦学性 能 和 耐 辐 照 环 境 试 验 ，评 价 了添 加 纳 米
Ｓａ ｇ Ｒｕ ｐ ｇ Ｚｈ ｕ Ｈｕ Ｚｈ ｎ ａｉ ｎ Ｚｈ ｇ Ｊ ｎ Ｌｕ Ｈｏ ｇ ｈ ｎ ｉｅｎ ｏ ｉ ａｇＫ ｆ ｇ ｅ ｅｎ ｕ ｉ ｎ ｚ ｕ
（ ａｉｎ ｌ ｅ ａ ｏａｏｙｏ ｕｆｃ ｎｉｅ ｒ ｇＴ ｃ ｎ ｌｇ ， ａ ｚ ｏ ｐ ｃ ｅｈ ｏｏ Ｎ ｔ ａ ｙＬ ｂ ｒｔｒ ｆ ｒ ｅＥ ｇｎ ｅ ｎ ｅｈ ｏｏ ｙ Ｌ ｎｈ ｕＳ ａｅＴ ｃ ｎ ｌｇ ｏ Ｋ Ｓ ａ ｉ ｙ
ｇｅ ｓ ｕ ｒ ａ ｔ ｈ ｕｄｈ ｖ ｘ ｅｌｎ ｐ ｃ ｎ ｉ ｎ ｎａ ｄ ｐａ ｉｔ ａ ｄ ｇｏ ｒ ｏｏ ｅ ｌ ｅ ａｉｒ Ｐ ｒ ｕ ｒｐ ｌｅｈ ｒ ｒａｅｌｂ ｃｎ ｏ ｌ ａｅｅ ｃｌ ｔｓａ ｅｅ ｖｒ ｍｅ ｔ ａ ａ ｔ ｌｙ ｎ ｏｄ ｔ ｂ ｌｇ ａ ｂ ｈ ｖｏ． ｅｆ ｏｏ ｏｙｔｅ ｉ ｓ ｅ ｏ ｌ ｂ ｉ ｉ ｉ ｌ
可 靠 性 。 因此 空 间活 动 零 部 件 的润 滑 设 计 广 泛 采 用 了
稳定性 、化学惰性 、低饱 和蒸 汽压 、良好 的润滑性 以 及黏温特性 等 ，在空 间机械润 滑领域 ，特别是对一些 精度要求高 的组件 的润 滑中得 到了广 泛的应用 。本文
作者通过 对全 氟聚 醚 （ Ｆ Ｅ）基 润滑脂 材料掺 杂纳 ＰＰ
２１ ０ ０年 ８月
润 滑 与 密 封
Ｌ ＵＢＲＩ ＣＡＴ【 ０Ｎ ＥＮＧＩ ＮＥＥＲＩ ＮＧ
Ａｕ ． ２ ０ ｇ ０１
第３ ５卷 第 ８期
Ｖｏ． ５ Ｎｏ ８ １３ ．
Ｄ ：１ ． ９ ９ ｊｉ ｎ ０ ５ ０ ５ ． ０ ０ ０ ． １ ＯＩ ０ ３ ６ ／．ｓ ． ２ ４— １０ ２ １ ． ８ ０ ７ ｓ
其摩 擦 学性 能 。
关 键 词 ：润 滑脂 ；摩 擦 学 ；空 间 环境 中图 分 类号 ：Ｔ １． 文献 标 识 码 ：Ａ 文 章编 号 ：０ ５ ０５ （００ ８— ６ ４ Ｈ１７ １ ２ ４— １０ ２ １ ） ０３—
Ｒｅ ｅ ｒ ｈ ｏ ｐ ｃ ｉ ｌ ｇ ｃ ｌＢｅ ｖ ｏ ｆ ｓ ａ ｃ ｎ Ｓ ａ ｅ Ｔｒｂｏｏ ｉａ ｈａ ｉ ｒ ｏ Ｎａ ． ｏ ｉ ｃ ｔｏ ｅ ｓ ｂｒｃ ｎｔ ｎｏ Ｍ ｄ ｆ ａ ｉ ｎ Ｇｒ ａ ｅ Ｌｕ ｉａ ｉ
及摩 擦 学性 能 。为 提 高全 氟 聚醚 （ Ｆ Ｅ 基 润滑 脂 的 摩擦 学 性 能 ，采 用 纳 米 Ｍ Ｓ 颗 粒 对进 行 改性 ，并 研 究改 性 后 润 滑 ＰＰ ） ｏ： 脂 的耐 空 间辐 照 性 能 。结 果 表 明 ，在 Ｐ Ｐ Ｆ Ｅ基 润 滑脂 中添 加 纳 米 Ｍｏ 颗 粒 ，可 以 在 保 证 其 耐 空 间 辐 照 性 能 的 同 时 改善 Ｓ
纳米改性油脂 润滑材料 的空间摩擦 学性 能
桑瑞鹏 周 晖 张凯峰 郑 军 刘洪柱
甘肃兰州 ７ ００ ） ３ ００
（ 兰州空 间技术物理研究所 ，表面工程满足 各 类 空 间飞 行器 高精 度 、长 寿 命 、 高可 靠 性 的 要 求 ，空 间 用 润 滑 脂 必 须 具 有 优 异 的 空 间 环境 适 应 性