纳米润滑材料及表面改性研究进展
纳米SiO2作为润滑油添加剂性能及机理研究进展
数及磨斑直径 随纳米粒子质 量分数 的变化 曲线 如
图 １ 示。 所
中， 并加 入稳 定分 散剂 ， 察其 摩 擦学 性能 。 考 霍 玉 秋 等 ［ 以 正 硅 酸 乙酯 为 原 料 制 备 了直 径 ８ ］ 为 ６ ｍ 单 分 散球 形 纳 米 Ｓ０２ ０ｎ ｉ 。在 ５ ０ Ｎ 基 础 油 ０Ｓ
收稿 日期 ：０ ６ ７ ０ ２０ ～０ —２ 。 作者简介 ： 李春风（９９ ， ，０ ３ １ ７ 一）男 ２０ 年毕业于解放军后勤工程学院， 在读博士生 ， 主要从事石油产品添加剂开发应用及其理论研究工作。
纳 米 ＳＯ２ 为润 滑 油 添 加 剂 性 能 ｉ 作
及 机 理 研 究 进 展
李 春风 罗新 民 肖绍峰２ ， ，
（ ． 勤５ 程学 院油料应用与管理工程 系 ， １后 １ ２ 重庆 ４ ０ １ ； ．５ ４ 队 ， ｊ 铁岭 １２ ０ ） ０ ０ ６ ２ ６ １２部 ： １ ６９ 摘要 ： 纳米 Ｓ０ 用作润滑油添加剂 的研 究尚处于起步阶段 ， 从研究结果看 出， ｉ２ 但 它具有优 良的摩擦学性 能。文章 总结 了其作为润 滑油添加剂 的研究现状 ， 并对其作用机理进行 了探 讨 ， 最后 指出其发 展趋势 ， 即纳米 Ｓ 粒 子 的 ｉ 制备和表面修饰“ 一体化” 研究高 聚物 ～纳米 Ｓ 杂化 粒子 以及纳 米 Ｓ０ 在 环境 友好型基 础油 中的摩擦 学性 ， ｉ ０２ ｉ２ 能及其摩擦学机理 的研 究。
面开展 研究 。 （ ） 用 未 改 性 的纳 米 Ｓ０ １利 ｉ２直 接 加 入 润 滑 剂
直接参与制 备成锂 值从 ４ １Ｎ增加到 ６ ８Ｎ， Ｄ从 ０５ ｍ降 Ｒ ３ １ ＷＳ ．７ｍ
到 ０ ４ ．７ｍｍ。纳 米 Ｓ ； 子 的加 入 对 润 滑脂 的滴 ｉ！ ０ 粒 点 和工 作针 入度 没 有不 良影 响 。 王德 国… Ｊ 用 平 均 粒 径 分 别 为 １ ｉ 采 ０ｎｎ和 １ ５ ｎｎ的微孔 和球 形 非 晶 Ｓ０２ 米 粒 子 ， 一 定 比例 ｌ ＂ ｉ 纳 按 加到 长城 润 滑 油 公 司 提 供 的 ２号 锂 基 脂 中。 当 含 ４０ ．％微 孔 Ｓ０２时 ， ｉ ＰＢ值 从 ３０Ｎ 增 加 到 ８４Ｎ， １ ０ ＷＳ 从 １６ （ 效 ） 到 ０ ５８ ｍｍ； 含 Ｄ ．９ｍｍ 失 降 ． ２ 当 ４０ ．％球 形 Ｓ 时 ， ｉ ＰＢ值 从 ３０Ｎ 增 加 到 ７４Ｎ， １ ６ ＷＳ 从 １６ Ｄ ．９ｍｍ（ 效 ） 到 ０ ５３１１。摩 擦 系 失 降 ．５ ＩＩ ＴＴ
纳米二硫化钼（MoS2）在润滑材料中的研究进展
纳米二硫化钼（MoS2）在润滑材料中的研究进展纳米二硫化钼(MoS2)在润滑材料中的研究进展摘要：本文介绍了MoS2的润滑性状、纳米MoS2的性能。
对纳米MoS2在轧制液、机械油、铜合金拉拔润滑脂和空间润滑材料中的摩擦学应用与研究现状进行了综述，并对比了微米级与纳米级MoS2在使用中的效果。
对未来纳米MoS2在润滑材料中的应用与研究进行了展望。
关键词：纳米MoS2；润滑材料；摩擦The research progress of molybdenum disulfidenanoparticles(MoS2) in lubrication materialsAbstract: This paper describes the lubricating properties of MoS2and the performance of nano-MoS2. Nano-MoS2on the rolling fluid, mechanical oil, copper alloy drawing grease and space lubrication materials’ tribology applications and research status are reviewed. The micron and nano-level effect of MoS2 in use is compared. Nano-MoS2 lubricating materials application and research in the future are discussed.Key words: nano-MoS2; lubrication materials; friction0 引言二硫化钼（MoS2）用作固体润滑剂已有50多年的历史，是应用最广泛的固体润滑剂。
在相同条件下，含MoS2的粘结固体润滑膜在真空中的摩擦系数约为大气中的1/3，而耐磨寿命比在大气中高几倍甚至几十倍。
纳米微粒在改善润滑方面的研究进展
纳米微粒在改善润滑方面的研究进展3梁秀娟1,2,胡小芳1,嵇海旭2,胡大为1(1 华南理工大学机械与汽车工程学院,广州510640;2 广东海洋大学工程学院机械系,湛江524088)摘要 由于纳米微粒的独特性能,使其在改善润滑方面取得了很大进步。
通过对纳米微粒特性的描述和纳米微粒在润滑性能方面的测试以及国内外已经取得的各种纳米微粒在润滑方面的一些成果,阐述了当今纳米微粒在改善润滑方面的发展状况和纳米微粒的润滑机理,同时指出了目前发展的不足。
关键词 纳米微粒 摩擦学性能 减摩 抗磨中图分类号:T H117.2+2;TE624.82Study of N ano 2particles B ased on the Improvement of LubricationL IAN G Xiujuan 1,2,HU Xiaofang 1,J I Haixu 2,HU Dawei 1(1 School of Mechanical &Automobile Engineering ,South China University of Technology ,Guangzhou 510640;2 Engineering College ,Guangdong Ocean University ,Zhanjiang 524088)Abstract Due to the unique performance of nanoparticle ,great progress has been made on improvement of lu 2brication.Through the description of characteristic of nanoparticle ,the performance testing in lubricating and all kinds of outcomes people have made ,the development of nanoparticle based on the improvement of lubrication is described ,and lubrication mechanism of nanoparticle is illustrated.Furthermore ,the inadequacy of current development is pointed out.K ey w ords nanoparticles ,tribological properties ,anti 2friction ,anti 2wear 3广东省工业攻关项目基金(2005B10301051) 梁秀娟:女,1973年生,博士研究生 E 2mail :lxjjhx @ 胡小芳:通讯作者,男,1956年生,教授,博士生导师,主要从事粉体材料及其交叉学科方向研究0 引言摩擦是一种自然现象,各种机械零件因摩擦磨损而失效的数量约占全部失效零件的50%以上。
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。
纳米级金属润滑剂在新能源汽车传动系统中的应用研究
纳米级金属润滑剂在新能源汽车传动系统中的应用研究随着全球能源危机不断加剧，新能源汽车作为未来可持续发展的重要选择已经成为汽车行业的热门话题。
新能源汽车的传动系统作为车辆的核心部件之一，对于其性能和寿命具有至关重要的影响。
传统润滑剂在传动系统中的应用已经无法满足新能源汽车对于高效、环保、低噪音的要求，因此纳米级金属润滑剂的应用成为解决方案之一。
近年来，随着纳米技术的发展，纳米级金属润滑剂逐渐引起了研究者的广泛关注。
纳米级金属润滑剂具有优异的耐磨性、抗氧化性和化学稳定性，能够显著提高传动系统的工作效率和寿命。
本文旨在探讨，分析其性能优势、应用效果及存在的问题，并提出未来的研究方向。
第一部分将介绍新能源汽车传动系统的发展现状及存在的问题。
随着汽车工业的不断进步，传统燃油汽车已经无法满足人们对于环保、能源节约的需求。
新能源汽车通过采用电动机驱动实现了零排放和低噪音的优势，但传动系统的效率和可靠性仍然是一个亟待解决的问题。
传统润滑剂在新能源汽车传动系统中存在润滑效果差、易挥发、不能承受高温高压等缺点，因此迫切需要一种新型的润滑剂来提升传动系统性能。
第二部分将阐述纳米级金属润滑剂的特性及优势。
纳米级金属润滑剂具有纳米级尺寸效应和量子效应，表现出优异的摩擦学特性和耐磨性。
与传统润滑剂相比，纳米级金属润滑剂能够在微观尺度上填充材料表面的微裂纹和凹坑，形成均匀的保护膜，有效降低摩擦和磨损。
此外，纳米级金属润滑剂还具有良好的抗氧化性和化学稳定性，能够有效延长传动系统的使用寿命。
第三部分将探讨纳米级金属润滑剂在新能源汽车传动系统中的应用效果。
研究表明，将纳米级金属润滑剂添加到传动系统中可以显著降低摩擦系数，提高传动效率，减少能源损耗。
同时，纳米级金属润滑剂还能有效减少传动系统的磨损和噪音，提升车辆的行驶舒适性和稳定性。
因此，纳米级金属润滑剂在新能源汽车传动系统中具有广阔的应用前景。
第四部分将讨论纳米级金属润滑剂在新能源汽车传动系统中存在的问题及改进措施。
纳米SiO2的表面改性及作为润滑油添加剂的研究进展
纳米SiO2的表面改性及作为润滑油添加剂的研究进展
李春风;罗新民;肖绍峰
【期刊名称】《中国粉体技术》
【年(卷),期】2007(013)002
【摘要】纳米SiO2用作润滑油添加剂的研究尚处于起步阶段,但从研究结果看出,它具有优良的摩擦学性能.本文中简单介绍了纳米SiO2表面改性方法,总结了它作为润滑油添加剂的研究现状;并对作用机理进行了探讨;最后提出其作为润滑油添加剂的发展趋势,即纳米SiO2粒子的制备和表面修饰的"一体化",制备高聚物-纳米SiO2杂化粒子以及对其摩擦学机理进行研究.
【总页数】4页(P43-45,48)
【作者】李春风;罗新民;肖绍峰
【作者单位】后勤工程学院,油料应用与管理工程系,重庆,400016;后勤工程学院,油料应用与管理工程系,重庆,400016;中国人民解放军65142部队,辽宁,铁岭,112609【正文语种】中文
【中图分类】TB383
【相关文献】
1.PMMA/SiO2纳米杂化材料的制备及作为润滑油添加剂的摩擦学性能 [J], 李春风;罗新民;侯滨;王志民
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3.改性纳米TiO2/SiO2作为润滑油添加剂的摩擦性能研究 [J], 梁超;陈文刚;冯少盛;王建飞
4.表面改性海泡石纳米纤维作为润滑油添加剂的摩擦学行为 [J], 尹艳丽;于鹤龙;王红美;魏敏;史佩京;白志民;张伟;徐滨士
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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。
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。
用作润滑添加剂的纳米粒子的研究进展
櫡櫡櫡櫡櫡櫡櫡櫡～综 述～櫡櫡櫡櫡櫡櫡櫡櫡收稿日期：２０２０ ０８ ０７作者简介：袁超（１９９６—），男，安徽合肥人，硕士研究生，主要从事纳米润滑油添加剂分散和表面改性研究工作。
联系电话：１８３２５５３３９０５；Ｅ ｍａｉｌ：１９８９１６７９４６＠ｑｑ．ｃｏｍ通信作者：刘宁（１９６２—），男，安徽合肥人，教授，从事材料热处理研究工作。
联系电话：１３０１３０６１３０６；Ｅ ｍａｉｌ：２０４２８４５８８９＠ｑｑ．ｃｏｍ用作润滑添加剂的纳米粒子的研究进展袁 超，刘 宁，李 岗，潘 亚（合肥工业大学材料学院，安徽合肥２３０００９）摘 要：纳米粒子是指直径为１～１００ｎｍ的超细微粒，其比表面积和表面能高，尺寸效应小，因此具有独特殊的物理化学性质。
用作润滑油的添加剂，具有抗磨减摩作用，从而有效改善润滑油的性能。
纳米润滑添加剂有单质碳和单质金属等单质剂、纳米氧化物、纳米硼酸盐和纳米硫化物等。
用作润滑油添加剂的纳米粒子抗磨减摩的机制为吸附、渗透和摩擦化学反应以及滚珠效应。
要实现纳米粒子在润滑油中均匀稳定地分散，需对纳米粒子进行表面改性处理。
纳米粒子在润滑油中的分散方法有物理分散和化学分散法，其表面改性方法主要有表面活性剂法、表面沉积法、偶联剂法、酯化反应法和表面接枝改性法等。
关键词：纳米粒子；润滑添加剂；润滑机制；分散；表面改性中图分类号：ＴＧ１７４ 文献标志码：Ａ 文章编号：１００８ １６９０（２０２０）０５ ０００８ ０７ＰｒｏｇｒｅｓｓｏｆＲｅｓｅａｒｃｈｏｎＮａｎｏｐａｒｔｉｃｌｅｓＵｓｅｄａｓＬｕｂｒｉｃａｔｉｎｇＡｄｄｉｔｉｖｅＹＵＡＮＣｈａｏ，ＬＩＵＮｉｎｇ，ＬＩＧａｎｇ，ＰＡＮＹａ（ＳｃｈｏｏｌｏｆＭａｔｅｒｉａｌｓＳｃｉｅｎｃｅａｎｄＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，ＨｅｆｅｉＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙｏｆＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，Ｈｅｆｅｉ２３０００９，ＡｎｈｕｉＣｈｉｎａ）Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｎａｎｏｐａｒｔｉｃｌｅｉｓａｔｙｐｅｏｆｕｌｔｒａ ｆｉｎｅｐａｒｔｉｃｌｅｗｈｏｓｅｄｉａｍｅｔｅｒｒａｎｇｅｓｆｒｏｍ１ｔｏ１００ｎｍ，ｈａｓｕｎｉｑｕｅｐｈｙｓｉｃａｌａｎｄｃｈｅｍｉｃａｌｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓｔｈａｔｒｅｓｕｌｔｆｒｏｍｌａｒｇｅｓｐｅｃｉｆｉｃｓｕｒｆａｃｅａｒｅａａｎｄｓｕｒｆａｃｅｅｎｅｒｇｙａｎｄｓｍａｌｌｄｉｍｅｎｓｉｏｎａｌｅｆｆｅｃｔ，ｉｆａｄｄｅｄｔｏｌｕｂｒｉｃａｔｉｎｇｏｉｌ，ｃａｎｅｆｆｅｃｔｉｖｅｌｙｉｍｐｒｏｖｅｔｈｅｌｕｂｒｉｃａｔｉｎｇｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅｂｅｃａｕｓｅｏｆｉｔｓａｎｔｉ ｗｅａｒａｎｄａｎｔｉ ｆｒｉｃｔｉｏｎｅｆｆｅｃｔ．Ｔｈｅｎａｎｏｌｕｂｒｉｃａｔｉｎｇａｄｄｉｔｉｖｅｓｉｎｖｏｌｖｅｅｌｅｍｅｎｔａｌａｄｄｉｔｉｖｅｓｓｕｃｈａｓｅｌｅｍｅｎｔａｌｃａｒｂｏｎａｎｄｅｌｅｍｅｎｔａｌｍｅｔａｌ，ｎａｎｏｏｘｉｄｅ，ｎａｎｏｂｏｒａｔｅａｎｄｎａｎｏｓｕｐｈｉｄｅ．Ｔｈｅｍｅｃｈａｎｉｓｍｓｗｈｅｒｅｂｙｔｈｅｎａｎｏｐａｒｔｉｃｌｅｓｕｓｅｄａｓａｄｄｉｔｉｖｅｆｏｒｌｕｂｒｉｃａｔｉｎｇｏｉｌｅｎａｂｌｅａｎｔｉ ｗｅａｒａｎｄａｎｔｉ ｆｒｉｃｔｉｏｎａｒｅａｄｓｏｒｐｔｉｏｎ，ｐｅｒｍｅａｔｉｏｎａｎｄｔｒｉｂｏｃｈｅｍｉｃａｌｒｅａｃｔｉｏｎｓ，ａｓｗｅｌｌａｓｔｈｅｂａｌｌｅｆｆｅｃｔ．Ｉｎｏｒｄｅｒｔｏａｃｈｉｅｖｅｕｎｉｆｏｒｍａｎｄｓｔａｂｌｅｄｉｓｐｅｒｓｉｏｎｏｆｔｈｅｎａｎｏｐａｒｔｉｃｌｅｓｉｎｌｕｂｒｉｃａｎｔ，ｉｔｉｓｎｅｃｅｓｓａｒｙｔｈａｔｔｈｅｓｕｒｆａｃｅｍｏｄｉｆｉｃａｔｉｏｎｏｆｎａｎｏｐａｒｔｉｃｌｅｓｗａｓｃａｒｒｉｅｄｏｕｔ．Ｔｈｅｍｅｔｈｏｄｓｏｆｄｉｓｐｅｒｓｉｎｇｎａｎｏｐａｒｔｉｃｕｌｅｓｉｎｌｕｂｒｉｃａｎｔｉｎｃｌｕｄｅｐｈｙｓｉｃａｌｄｉｓｐｅｒｓｉｏｎａｎｄｃｈｅｍｉｃａｌｄｉｓｐｅｒｓｉｏｎ，ａｎｄｔｈｅｉｒｓｕｒｆａｃｅｍｏｄｉｆｉｃａｔｉｏｎｉｓｍａｉｎｌｙｐｅｒｆｏｒｍｅｄｂｙｓｕｒｆａｃｔａｎｔｍｅｔｈｏｄ，ｓｕｒｆａｃｅｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎｍｅｔｈｏｄ，ｃｏｎｊｕｇａｔｅａｇｅｎｔｍｅｔｈｏｄ，ｅｓｔｅｒｉｆｉｃａｔｉｏｎｒｅａｃｔｉｏｎｍｅｔｈｏｄａｎｄｓｕｒｆａｃｅｇｒａｆｔｍｏｄｉｆｉｃａｔｉｏｎｍｅｔｈｏｄ．Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：ｎａｎｏｐａｒｔｉｃｕｌｅ；ｌｕｂｒｉｃａｔｉｏｎａｄｄｉｔｉｖｅｓ；ｌｕｂｒｉｃａｔｉｏｎｍｅｃｈａｎｉｓｍ；ｄｉｓｐｅｒｓｉｏｎ；ｓｕｒｆａｃｅｍｏｄｉｆｉｃａｔｉｏｎ０ 引言纳米粒子是指直径为１～１００ｎｍ的超细微粒，其比表面积和表面能高，尺寸效应小，因此具有特殊的物理化学性质。
机械工程领域纳米润滑技术研究
机械工程领域纳米润滑技术研究近年来，机械工程领域纳米润滑技术的研究引起了广泛关注。
纳米润滑技术的出现，为解决机械系统的摩擦、磨损等问题提供了新的思路和方法。
本文将围绕机械工程领域纳米润滑技术的研究展开论述。
1. 纳米润滑技术的发展历程纳米润滑技术起源于20世纪80年代初的石墨烯研究，随着科学技术的不断进步，纳米材料的制备和性能研究逐渐成熟。
在机械工程领域，纳米润滑技术的研究始于20世纪90年代，最初的目标是改善摩擦副的工作性能。
随着纳米颗粒的应用和理论研究的深入，纳米润滑技术的研究逐渐拓展到减小摩擦磨损、增加润滑油的使用寿命和提高机械系统的工作效率等诸多领域。
2. 纳米润滑技术的原理纳米润滑技术的原理主要是利用纳米颗粒的特殊性能来改善润滑副的摩擦和磨损行为。
首先，纳米颗粒具有较大的比表面积和较高的表面能，能够吸附在摩擦表面形成一层保护膜，减小接触面的摩擦阻力。
其次，纳米颗粒还具有较好的填充性能，能够填充摩擦表面微观缺陷，减小表面接触面积，降低摩擦副的磨损行为。
此外，纳米颗粒具有良好的流动性和可分散性，可以均匀地分散在润滑油中，提高润滑油的润滑性能和抗磨性能。
3. 纳米润滑技术在机械工程领域的应用纳米润滑技术在机械工程领域有着广泛的应用前景。
首先，纳米润滑技术可以应用于传动系统，如发动机减速器、传动齿轮等。
通过添加纳米颗粒到润滑油中，可以显著降低摩擦副的摩擦阻力和磨损程度，延长机械系统的使用寿命。
其次，纳米润滑技术还可以应用于轴承领域。
纳米颗粒的添加能够改善轴承的润滑性能，减小轴承的损耗和噪音，提高传动效率。
此外，纳米润滑技术还可以用于液压系统、摩擦材料、陶瓷刀具等方面，具有广泛的应用前景。
4. 纳米润滑技术的挑战与未来发展虽然纳米润滑技术在机械工程领域有着巨大的应用潜力，但其发展仍面临一些挑战。
首先，纳米颗粒的制备和稳定性仍需进一步研究和改进。
其次，纳米润滑技术的经济性和可持续性也需要进一步探索。
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。
环保型纳米润滑材料的研究
环保 型 纳米润 滑材料 的研 究呋
顾彩香 顾 卓明 陈志刚 王仁兵 （ 上海海事大学 商船学院。 上海 ２ ０３ ） ０ １５
Ｓｔ ｄ ｎ ｅ ｖｒ ｎ ｎ ａｌ ｒ ｎ ｌ ａ ｏ— ｌｂ ｉａ ｉｇ ｍａｅ ｉｌ ｕ ｙ ｏ ｎ ｉ ｍｅ ｔ ｌ ｆｉ ｄｙ ｎ ｎ －ｕ ｒ ｔ ｔ ｒ ｓ ｏ ｙ ｅ ｃ ｎ ａ
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机 械 设 计 与 制 造
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第 ２期 ２Ｏ Ｏ ６年 ２月
文 章 编 号 ：０ １ ９ ７ ２０ ）２—０ ０ １ ０ —３ ９ （０ ６ ０ １６—０ ３
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润滑油纳米添加剂的研究进展
润滑油纳米添加剂的研究进展发布时间：2021-01-25T02:12:13.015Z 来源：《防护工程》2020年29期作者：贺利利党敏[导读] 在将多壁碳纳米管（MWCNT,Multi-walledcarbonnanotubes）和ZnO纳米粒子按3:7比例组合，并作为添加剂加入5W50润滑油中后，意外发现纳米颗粒组合在体积分数为0.05%和0.1%时，机油的黏度降低了7%以上。
鄂尔多斯市神东检测公司内蒙古鄂尔多斯 017209摘要：随着纳米技术与润滑剂研发领域的结合，将纳米材料作为润滑油添加剂，有效提升其摩擦学性能，已为业界所认可。
在机械工业现代化高速发展的背景下，近年来，润滑油纳米添加剂开发领域的研究进展备受关注。
其中，关于纳米添加剂的制备工艺、材料组成以及性能和应用等研究进展迅速，大量相关成果不断被报道。
关键词：润滑油；纳米；添加剂1纳米添加剂的降粘性能近年来，随着对润滑油用纳米添加剂研究的不断深入，人们在探索中发现有些纳米材料可以明显降低润滑油黏度，这些新发现很可能会为纳米润滑油添加剂的研发工作开启新的领域。
在机械工业中，选用低黏度润滑油是近几年润滑油发展的大趋势，其目的是节能降耗。
低黏度就意味着弹流和流体润滑区间的低摩擦系数和由此而来的低能源消耗。
根据雷诺理论，一旦两个相对运动的物体之间形成了连续的润滑膜，就会建立一个流体动力压力来分离两个表面。
流体在压力作用下的黏度是决定润滑油膜厚度和性能的关键参数。
传统黏度指数改进剂（粘指剂）大多是高分子，依据的机制是高分子构象随温度以及溶剂分子间的相互作用而发生变化，实现黏度的调节。
在大部分关于纳米润滑油的报道中，加入纳米粒子会不同程度地使润滑剂黏度增加。
然而，纳米添加剂降黏现象也曾在不同的纳米流体中被发现，这些颗粒悬浮液的黏度变化明显违背了长期以来人们对于爱因斯坦关系有效性的认知。
在将多壁碳纳米管（MWCNT,Multi-walledcarbonnanotubes）和ZnO纳米粒子按3:7比例组合，并作为添加剂加入5W50润滑油中后，意外发现纳米颗粒组合在体积分数为0.05%和0.1%时，机油的黏度降低了7%以上。
纳米润滑材料的合成和性能研究
纳米润滑材料的合成和性能研究随着科学技术的不断发展，纳米材料的研究和应用在各个领域都取得了重要突破。
其中，纳米润滑材料作为一种在摩擦和磨损控制方面具有广阔应用前景的材料，引起了研究人员的广泛关注。
纳米润滑材料的合成是研究的重要内容之一。
传统润滑材料主要由润滑油和固体润滑添加剂组成，而纳米润滑材料则是将纳米颗粒添加到基础润滑剂中，以提高其摩擦和磨损性能。
纳米颗粒在润滑剂中的添加可以有效地减小摩擦系数和磨损率，增强摩擦表面的抗损伤性能。
在纳米润滑材料的合成中，常用的方法包括机械合成法、化学合成法和物理合成法。
机械合成法是利用机械力作用下的碾磨、挤压等过程，使原料颗粒发生位错、变形等现象，从而促使纳米颗粒的形成。
化学合成法则是通过控制反应条件、物料浓度和温度等参数，使原料在溶液中发生特定的化学反应，从而合成纳米颗粒。
而物理合成法则是通过激光烧结、溅射、热蒸发等物理方法，使原料发生相变或凝聚，形成纳米颗粒。
纳米润滑材料的性能研究是了解其作用机制和应用潜力的关键。
纳米颗粒的添加可以改善润滑剂的减摩和抗磨损性能。
纳米颗粒与金属表面接触后，可以形成一个附着性很好的保护薄膜，从而减小金属表面的摩擦和磨损。
此外，纳米颗粒还可以填充摩擦表面的微观缺陷，起到填充作用，减小摩擦面的接触面积，降低摩擦系数。
针对纳米润滑材料的性能研究，研究人员主要从摩擦系数、磨损率和表面形貌等方面进行评价。
通过实验测试和理论模拟，可以对纳米润滑材料在各种应力条件下的性能进行评估。
同时，对于纳米润滑材料的合成方法和性能评价进行优化和改进，可以进一步提高其摩擦和磨损性能，拓宽其应用范围。
除了摩擦和磨损控制方面的应用外，纳米润滑材料还可以在能源和环境领域发挥重要作用。
例如，在发电和汽车行业中，纳米润滑材料可以用于减少摩擦和能量消耗，提高能源利用率。
另外，纳米润滑材料还可以应用于油井钻杆和航空发动机中，提高设备的工作寿命和可靠性。
总之，纳米润滑材料的合成和性能研究对于摩擦和磨损控制具有重要意义。
润滑油用纳米TiO2的表面改性及自修复性能研究
１ 前 言
中３ Ｏ℃恒温 干燥 ２ ， ４ｈ 即得 到 改性 后 的 纳米 Ｔｉ Ｏ
近年来 ， 人们 通 过对 纳米 材料 摩擦 学 性能 的研 究， 发现很 多纳米 粒 子 可 作 为 润 滑 油 添 加 剂 ， 以提 高 油 品的润 滑性 能 。而且 ， 些纳 米添 加 剂还对 磨 某
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２２ 纳 米 ＴＯ ． ｉ ：的表 面改性
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分离所得 产 物 ， 石 油 醚 洗 涤 多 次 ， 真 空干 燥 器 用 在
程 鹏 ，李华 峰 ，赵 立 涛 ，陈 国需
（ 放军后勤工程学 院 ， 庆 ４０１ ） 解 重 ０ ０ ６
摘要
采 用 油 酸 对 纳 米 Ｔｉ 进 行 表 面 改性 ， 其 稳 定 分 散 于基 础 油 中 。利 用 ＨＱ＿ 擦 磨 损 Ｏｚ 使 １摩
试 验 机 考 察 纳 米 Ｔｉｚ的 自修 复 性 能 ， 探讨 其 自修 复 机 理 。试 验 结 果 表 明 ， 改性 后 的 纳 米 Ｔｉ２ Ｏ 并 经 【 ） 粉 体 作 为 润 滑 添 加 剂 具 有 良好 的分 散 稳 定 性 、 摩 抗 磨 性 和 自修 复 性 。 减
究， 而且对 于进 一步 完 善相 关学 科 的理论 体 系也 具
有 十分重 要 的意义 。
２ 实 验
图 １ ＨＱ－ 擦 磨 损 试 验 机 工 作 不 意 图 １摩
自修 复评 价 ： 通过 对 比修 复前 后磨 损 量 的大小
钻井液纳米润滑乳化剂的实验研究
钻井液纳米润滑乳化剂的实验研究钻井液纳米润滑乳化剂的实验研究随着油气勘探深入和开采难度增加，如何保障井壁不塌陷和破坏，是一项迫切需要解决的技术难题。
钻井液作为完成钻进作业的重要工具，其润滑性、稳定性等性能的优化已成为近年来钻井液研究的热点之一。
尤其是纳米技术的应用对液相性能优化方面的研究成果丰硕。
本文基于最新的纳米技术，选用一种特殊的纳米润滑剂CMT-01作为乳化剂，对含水基础碱性钻井液进行改性，探讨其对钻井液润滑性、黏度和稳定性等方面的影响，并对其纳米乳化机理进行分析和解释。
实验中，选用天然黏土Na-bentonite作为基础碱性钻井液主要成分，以NaOH进行碱性调节，添加实验室自制的纳米润滑剂CMT-01，制备钻井液样品。
采用旋转粘度计对钻井液样品的黏度进行测试，通过相关性分析检测纳米润滑剂CMT-01对钻井液黏度的影响。
同时，利用离心沉降法对样品进行离心沉降实验，探究纳米润滑剂CMT-01对钻井液稳定性的影响和机理。
实验结果显示，添加纳米润滑剂CMT-01可以有效地降低钻井液的黏度，提升其润滑性和流动性，同时增加钻井液的稳定性。
在添加量为0.6%时，钻井液的黏度能够降低至50mPa·s以下，优异的润滑性和低黏度保证了钻进的顺畅和高效，并有效地减少了井眼的破坏和物质残留等问题。
此外，实验进一步揭示了纳米润滑剂CMT-01的纳米乳化机理：纳米润滑剂CMT-01能够与钻井液中的粘土胶体分子吸附、交联产生的纳米粒子，由于极性和表面荷电的不同，形成亲水性和疏水性区域，进而使润滑剂CMT-01的包覆更加稳定和均匀，在钻井液中形成微粒子乳液，增强了钻井液的黏度降解能力和稳定性。
综上所述，纳米润滑剂CMT-01作为乳化剂制备的钻井液，在润滑性、黏度和稳定性等方面均有优异表现，并且具有广阔的应用前景。
本实验所研究的纳米乳化机理，对于纳米润滑剂的应用研究有重要的指导意义。
在现代化石油勘探生产中，钻井液是完成钻井作业的重要工具，具备润滑、冷却、清理井眼以及防止井壁塌陷等多重功能。
润滑纳米添加剂表面化学修饰研究进展
stability in base oil . The recent research p rogress of surface2chem ical mod ification of nanop articles was introduced. The method s of surface2chem ical modification as well as their features and mechanism s were in troduced and analyzed.
Resear ch Pr ogr ess on Sur face2chem ica l M od if ica t ion of Nanopa r t icles
W a ng L ibo Zhae of Ma terial Science and Engineering, H enan Polytechnic U niversity, Jiaozuo Henan 454000, China; 2. Sta te Key L abora tory of S olid L ubrication, L anzhou Institute of Chem ical Physics, Chine se A cademy of Sc iences, L anzhou Gansu 730000, China) A b str ac t: Su rface2chemical mod ification can imp rove the su rface p roperties of nanop articles, and raise their disp ersion
法 、偶联剂法 、表面接枝改性法 、单分子层修饰法以
及原位修饰法等。 211 酯化反应法 金属氧化物与醇的反应称为酯化反应。利用酯化 反应对纳米微粒表面修饰改性可使原来亲水疏油的表 面变为亲油疏水的表面。酯化反应对于表面为弱酸性 和中性 的纳 米微 粒最有 效 , 如纳 米 SiO2 、 Fe2 O3 、
纳米润滑剂在润滑油中的应用研究
纳米润滑剂在润滑油中的应用研究随着科技的进步，纳米技术越来越受到人们的关注和重视。
纳米润滑剂，作为纳米技术在润滑领域的应用，在传统润滑剂的基础上，结合了纳米技术的优点，能够在润滑领域中发挥更好的效果，因此受到广泛的研究和应用。
一、纳米润滑剂的新型优势纳米润滑剂在润滑油中的应用研究是相对新颖的研究领域，相较于传统的润滑剂，纳米润滑剂具有以下几个优点：1. 高效润滑纳米润滑剂在微观尺度上更加细致，能够有效地填补摩擦表面的不平整和微小间隙，减轻表面间的摩擦和磨损，提高润滑效果。
2. 抗氧化性能强纳米润滑剂在润滑油中能够更好地抵御氧化和腐蚀，同时能够降低在高温、高压条件下润滑油的黏度，提高润滑效果。
3. 环境友好纳米润滑剂相对于传统润滑剂具有更好的环境友好性，因为其能够减少润滑油的使用量，降低对环境的污染。
二、纳米润滑剂的应用研究纳米润滑剂的应用研究主要涉及制备方法、材料性能和润滑机理等方面。
1. 制备方法纳米润滑剂的制备方法主要包括物理法、化学法和生物法等。
其中，物理法主要包括熔融合金法、溶液凝胶法和反应凝胶法等，而化学法则包括沉淀法、纳米结晶生长法和精细氧化法等。
同时，纳米润滑剂也可以通过生物法制备，包括微生物发酵法、酶法和生物合成法等。
2. 材料性能纳米润滑剂的性能与材料的化学成分、晶体结构、粒径大小以及表面形态等因素密切相关。
例如，在选择纳米润滑剂时，需要考虑粒径的大小和形态，因为这些因素将直接影响纳米润滑剂的润滑效果。
3. 润滑机理纳米润滑剂的润滑机理主要包括两种模式：一种是表面保护模式，即纳米粒子通过填补表面间的缝隙，减少摩擦表面间的接触面积，从而降低表面的磨损；另一种是抗磨损模式，即纳米润滑剂能够层层抵御普通润滑剂不能抵御的高压和高温条件下的磨损。
三、纳米润滑剂在工业中的应用纳米润滑剂的应用范围非常广泛。
在工业领域，纳米润滑剂可以应用在各个领域，如机械、汽车、电子设备、航空航天和医疗器械等。
纳米生物润滑剂微量润滑磨削性能研究进展
第52卷第12期表面技术2023年12月SURFACE TECHNOLOGY·1·专题——多场赋能清洁切削/磨削纳米生物润滑剂微量润滑磨削性能研究进展宋宇翔1，许芝令2，李长河1*，周宗明3，刘波4，张彦彬5，Yusuf Suleiman Dambatta1,6，王大中7（1.青岛理工大学 机械与汽车工程学院，山东 青岛 266520；2.青岛海空压力容器有限公司， 山东 青岛 266520；3.汉能（青岛）润滑科技有限公司，山东 青岛 266100；4.四川新航钛科技有限公司，四川 什邡 618400；5.香港理工大学超精密加工技术国家重点实验室，香港 999077；6.艾哈迈杜·贝洛大学 机械工程学院，扎里亚 810106；7.上海工程技术大学 航空运输学院，上海 200240）摘要：微量润滑是针对浇注式和干磨削技术缺陷的理想替代方案，为了满足高温高压边界条件下磨削区抗磨减摩与强化换热需求，进行了纳米生物润滑剂作为微量润滑的雾化介质探索性研究。
然而，由于纳米生物润滑剂的理化特性与磨削性能之间映射关系尚不清晰，纳米生物润滑剂作为冷却润滑介质在磨削中的应用仍然面临着严峻的挑战。
为解决上述需求，本文基于摩擦学、传热学和工件表面完整性对纳米生物润滑剂的磨削性能进行综合性评估。
首先，从基液和纳米添加相的角度阐述了纳米生物润滑剂的理化特性。
其次，结合纳米生物润滑剂独特的成膜和传热能力，分析了纳米生物润滑剂优异的磨削性能。
结果表明，纳米生物润滑剂优异的传热和极压成膜性能显著改善了磨削区的极端摩擦条件，相比于传统微量润滑，表面粗糙度值（Ra）可降低约10%~22.4%。
进一步地，阐明了多场赋能调控策略下，磨削区纳米生物润滑剂浸润与热传递增效机制。
最后，针对纳米生物润滑剂的工程和科学瓶颈提出了展望，为纳米生物润滑剂的工业应用和科学研究提供理论指导和技术支持。
关键词：磨削；微量润滑；纳米生物润滑剂；多场赋能；表面完整性；理化特性中图分类号：TG580.6 文献标识码：A 文章编号：1001-3660(2023)12-0001-19DOI：10.16490/ki.issn.1001-3660.2023.12.001Research Progress on the Grinding Performance of NanobiolubricantMinimum Quantity LubricationSONG Yu-xiang1, XU Zhi-ling2, LI Chang-he1*, ZHOU Zong-ming3, LIU Bo4,ZHANG Yan-bin5, DAMBATTA Y S1, WANG Da-zhong7收稿日期：2022-11-03；修订日期：2023-05-19Received：2022-11-03；Revised：2023-05-19基金项目：国家自然科学基金（52105457，51975305）；山东省科技型中小企业创新能力提升工程（2021TSGC1368）；青岛市科技成果转化专项园区培育计划（23-1-5-yqpy-17-qy）；泰山学者工程专项经费（tsqn202211179）；山东省青年科技人才托举工程（SDAST2021qt12）；山东省自然科学基金（ZR2023QE057，ZR2022QE028，ZR2021QE116，ZR2020KE027）Fund：The National Natural Science Foundation of China (52105457, 51975305); The Science and Technology SMEs Innovation Capacity Improvement Project of Shandong Province (2021TSGC1368); Qingdao Science and Technology Achievement Transformation Special Park Cultivation Programme (23-1-5-yqpy-17-qy); The Special Fund of Taishan Scholars Project (tsqn202211179); The Youth Talent Promotion Project in Shandong (SDAST2021qt12); The Natural Science Foundation of Shandong Province (ZR2023QE057, ZR2022QE028, ZR2021QE116, ZR2020KE027)引文格式：宋宇翔, 许芝令, 李长河, 等. 纳米生物润滑剂微量润滑磨削性能研究进展[J]. 表面技术, 2023, 52(12): 1-19.SONG Yu-xiang, XU Zhi-ling, LI Chang-he, et al. Research Progress on the Grinding Performance of Nanobiolubricant Minimum Quantity Lubrication[J]. Surface Technology, 2023, 52(12): 1-19.*通信作者（Corresponding author）·2·表面技术 2023年12月(1. School of Mechanical and Automotive Engineering, Qingdao University of Technology, Shandong Qingdao, 266520, China;2. Qingdao Haikong Pressure Vessel Sales Co., Ltd., Shandong Qingdao, 266520, China;3. Hanergy (Qingdao) LubricationTechnology Co. Ltd., Shandong Qingdao, 266100, China; 4. Sichuan New Aviation Ta Technology Co., Ltd., Sichuan Shifang 618400, China; 5. State Key Laboratory of Ultra-precision Machining Technology, Hong Kong Polytechnic University, Hong Kong, China, 999077, China; 6. Mechanical Engineering Department, Ahmadu Bello University, Zaria, 810211, China;7. School of Air Transportation, Shanghai University of Engineering Science, Shanghai, 201620, China)ABSTRACT: The negative impact of traditional mineral oil based grinding fluids on environmental protection, human health and manufacturing costs can hardly meet the development needs of green manufacturing. Minimum quantity lubrication (MQL) atomizes a small amount of biodegradable biolubricants with compressed air to form micro droplets to providing lubrication and anti-wear effects, which is an ideal alternative to flooding and dry grinding technology defects. In order to meet the requirements of anti-wear and friction reduction and enhanced heat transfer in the grinding zone under high temperature and high pressure boundary conditions, nanobiolubricants have been widely investigated as atomised media for minimum quantity lubrication.However, the application of nanobiolubricants as cooling and lubrication media in grinding still faces serious challenges due to the unclear mapping relationship between the physicochemical properties of nanobiolubricants and grinding performance. This is due to the fact that the mechanisms of action of nanoparticles on lubricants is a result of multiple coupling factors.Nanoparticles will not only improve the heat transfer and tribological properties of biological lubricants, but also increase their viscosity. However, the coupling mechanisms between the two factors are often be overlooked. In addition, as a cooling and lubrication medium, the compatibility between nanobiolubricants with different physical and chemical properties and workpiece materials also needs to be further summarized and evaluated. To address these needs, this paper presents a comprehensive assessment of the grinding performance of nanobiolubricants based on tribology, heat transfer and workpiece surface integrity.Firstly, the physicochemical properties of nanobiolubricants were described from the perspectives of base fluids and nano additive phase. And factors which influenced thermophysical properties of nanobiolubricants were analysed. Secondly, the excellent grinding performance of the nanobiolubricants was analysed in relation to their unique film-forming and heat transfer capabilities. Coolingand lubrication mechanism of nanobiolubricants in grinding process was revealed. The results showed that nanobiolubricants can be used as a high-performance cooling lubricant under the trend of reducing the supply of grinding fluids.The excellent heat transfer and extreme pressure film-forming properties of nanobiolubricants significantly improved the extreme friction conditions in the grinding zone, and the surface roughness values (Ra) could be reduced by about 10%-22.4%, grinding temperatures could be reduced by about 13%-36% compared with the traditional minimum quantity lubrication.Furtherly, the multi-field endowment modulation strategy was investigated to elucidate the mechanism of nanobiolubricant infiltration and heat transfer enhancement in the multi-field endowed grinding zone. Multiple fields such as magnetic and ultrasonic fields have improved the wetting performance of nanobiolubricant droplets, effectively avoiding the thermal damage and enabling the replacement of flood lubrication. In the grinding of hard and brittle materials, ultrasonic energy not only enhances the penetration of the grinding fluid through the pumping effect, but also reduces the brittle fracture of the material, and the surface roughness value (Ra) can be reduced by about 10%-15.7% compared with the traditional minimum quantity lubrication. Finally, an outlook for engineering and scientific bottleneck of nanobiolubricants was presented to provide theoretical guidance and technical support for the industrial application and scientific research of nanobiolubricants.KEY WORDS: grinding; minimum quantity lubrication; nanobiolubricants; multi-field empowerment; surface integrit;physicochemical property磨削作为机械加工中的一项关键技术，是保证表面完整性所必需的精密加工方法[1]。
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润滑与密封
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纳米润滑材料及表面改性研究进展!
陈莲英: 章文贡
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摘要： 介绍了纳米润滑材料的制备和表面改性究进展。 关键词： 润滑油添加剂； 纳米粒子； 表面改性
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陈莲英等： 纳米润滑材料及表面改性研究进展
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［ &’ ］ 法制备 !" # $% 纳米材料。孙卫权等 也用该法制备 测试了该复合材料的 了 ()’ *+ , $% 基纳米晶复合粉末， 常温摩擦磨损性能， 发 现其摩擦磨损 性 能 优于 ()’ *+ 与 $% 直接接合的材料。近年来机械合金化法已逐渐 成为制备纳米润滑材料的重要方法之一。其成本 较 低， 产量较大， 但粒径不均匀， 易引入杂质， 且为防止高 能球磨过程中的高温， 研磨时需间歇停机。 -. +/ 其他方法 近年来利用爆炸实现物质的转化或相变来制备纳 米润滑粉体逐渐受到重视。负氧炸药爆炸法合成的纳 米金刚石已成为一种新的具有实用前景的纳米润滑材 ［ &+ ］ 料 。在爆炸产生的高温高压下， 炸药组分分子的部 分碳转化为尺寸为 ’ 0 -123 左右的球状纳米金刚石 微粒， 同时生成一部分弯曲的片状石墨和非晶态碳小 球。由于金刚石微粒是在高速度和远离平衡状态条件 下生成而具有一系列特殊的物化性质， 可形成高度缺 ［ &9 ］ 陷的金刚石结构。例如 456 78 等采用负氧炸药爆 炸法合成了超分散金刚石粉末 （ :;< ） 纳米粒子并将 其作为润滑油添加剂进行摩擦试验， 发现平均粒径为 923 的球形和多面体 :;< 纳米粒子具备优良的载荷 性能和抗磨减摩能力， 尤其能在高载荷作用下发挥效 力。摩擦副 表 面 分 析 结 果 表 明， 在边界润滑条件下 :;< 粒子不仅能支撑摩擦件的负荷， 而且可以避免摩 擦副直接接触， 当剪切力破坏润滑膜时 :;< 纳米粒子 在摩擦副间的滚动作用可以降低摩擦系数， 减少磨损。 ［ &= 0 &> ］ &/ 纳米粒子的表面改性 由于具有良好摩擦学性能的无机纳米粒子在润滑 油中分散性和稳定性不够理想， 人们必须通过表面改 性来改善无机纳米粒子与润滑油的相溶性， 从而更好 的发挥无机纳米润滑添加剂的优异性能。目前对无机 纳米微粒表面修饰改性的方法很多， 可分为物理修饰 和化学修饰。 &? -/ 表面物理修饰 通过物理吸附将修饰剂吸附在纳米微粒的表面， 可有效防止或减小纳米微粒团聚， 但物理表面修饰的 纳米微粒在强力搅拌等条件下易脱附而有发生再团聚 的倾向。该法常用的有表面活性剂法和表面沉积法。 表面活性剂法是利用表面活性剂分子中含亲水的极 性基团和亲油的非极性官能团， 使表面活性剂一端官能 团牢固地吸附于纳米润滑粒子表面， 而另一端官能团能 与水很好相溶， 从而达到在水中均匀分散无机纳米润滑 粒子的目的。或者， 表面活性剂的极性官能团吸附在纳 米粒子表面， 而非极性的亲油基与润滑油很好相溶， 从而 使无机纳米润滑粒子分散在低极性润滑油中。例如， 以 C2& B’ 纳 十二烷基苯磺酸钠为表面活性剂修饰的 @A& B’ 、 ［&D］ 万方数据 米微粒能稳定分散在乙醇中。胡金华等 以硬脂酸钠或
K12 A2<2-A01 -DI-302,23= 9? 3-39L/>MA.0-=.35 ,-=2A.-/< -3D =12.A <>A?-02L,9D.?.2D N-< A2I.2N2DO )5%.’&(.： />MA.0-3= -DD.=.I2； 3-39P-A=.0/2； <>A?-02L,9D.?.2D :#;</’*%： : : 润滑材料是现代工业及国防工业的重要支撑材料之 一， 而多功能高效润滑油添加剂是现代高级润滑剂必不 可少的重要组成部分。使用润滑剂目的在于降低摩擦磨 损， 减少或避免材料的破坏。据估计全球因摩擦而损失 一次性能源达 %"Q R ("Q ， 而磨损则是材料报废的主要 ［#］ 原因之一 。 随着现代科学技术进步， 机械科学发展趋于机电一 体化、 超精密化和微型化， 尤其是纳米材料、 微型机械和高 密度磁记录技术的高速发展， 研制新型润滑剂以减少微 观尺度的摩擦和磨损已成为关键问题。纳米润滑材料比 传统固体润滑材料具有更好的摩擦学性能。因此纳米材 料应用于润滑体系是一个令人关注的新研究领域。近年 来， 纳米润滑材料制备和表面改性研究日益增多。 ［! R S］ #: 纳米润滑材料的制备 #’)S 年德国科学家 T/2.=2A 等人首次用惰性气体凝聚 法成功地制得铁纳米微粒以来， 纳米材料的制备研究取 得了重大进展。目前纳米润滑材料的制备主要有气相合 成法、 液相合成法和固相合成法等几种重要方法。 #& #: 气相法 气相法是直接利用气体或者通过各种手段将物质变 成气体， 使之在气体状态下发生物理变化或化学反应， 最 后在冷却过程中凝聚长大形成纳米微粒。气相法又有蒸 发冷凝法和溅射法两种。 蒸发冷凝法是在真空或惰性气体中通过电阻加热、 高频感应、 等离子体、 激光、 电子束、 电弧感应等方法使原 料气化或形成等离子体， 使其达到过饱和状态， 然后在气 体介质中冷凝而形成高纯度纳米润滑材料。目前， 该法 应用最为广泛， 可以用来制备大部分纳米金属和金属氧 ［%， 7］ 采用电弧等离子体法制备 化物以及合金， 如夏延秋等 了粒度在 #" R %"3, 之间的铜、 镍、 铋等纳米粒子， 将其用 作润滑油添加剂， 在 EUV * %"" 型环块摩擦磨损试验机上 研究了其润滑性能 ， 发现加纳米级金属粉的润滑油表现 ［(］ 出优良的抗磨减摩性能。W G.2 等采用双电子束蒸发系 统合成了 C9 含量为 !7Q R 78Q 的 C9 * C 纳米复合薄膜， 透射电镜观察表明该沉积膜是由无定型碳包覆纳米 C9 晶粒组成的复合材料， 该纳米 C9 粒子粒径为 ! R %3,。纳 米探针实验说明膜中碳的加入提高了其机械和润滑性 能。 ［)］ 是在惰性气氛或活性气氛下在阳极或和阴 溅射法 极蒸发材料间加上几百伏的直流电压， 使之产生辉光放 电， 放电中的离子撞击阴极蒸发材料靶， 靶材原子就会由 其表面蒸发出来， 蒸发原子被惰性气体冷却而凝结或与 ［’］ 等采用共 活性气体反应而形成纳米微粒。X-M9332-> Y 溅射法以 Z5 * 石墨片为靶得到了 C * Z5 薄膜， 沉积温度 为 (( R ((8V 时银含量为 #"Q R (#Q ， 用 K+E 和 T;BZWB 分析了膜的微结构， 发现均匀分散在石墨化的碳基中的 银纳米微粒沿着薄膜生长方向延伸， 对 C * Z5 涂层润滑 特性进行研究发现奥氏不锈钢体的磨损增加而摩擦却极 大降低。 #& !: 液相法 液相法的共同特点是以均相溶液出发通过各种途 径使溶质与溶剂分离， 形成一定形状和大小的颗粒， 得 到所需粉末的前驱体， 热解后得到纳米微粒， 主要方法
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粒子。微乳液一般由表面活性剂、 助表面活性剂 （通 常为醇类、 烃类和水或水溶液） 组成的各向同性的透 明或半透明的热力学稳定体系。反相胶束微乳液又称 油包水 （ C D ’） 型微乳 液。在 C D ’ 型 微 乳 液 中， “水 核” 被主要由表面活性剂和助表面活性剂组成的界面 膜所包围， 其尺寸往往在 < E *,,#F 之间，C D ’ 微乳 液法制备纳米粒子已被证明是十分有效的方法。该法 ［ *G ， *H ］ 已制备了多种纳米粒子， 如邱孙青等 在十二烷基 硫酸钠 D 异戊醇 D 环己烷 D 水微乳液体系中合成了金属 ［ *I ］ 铜和碳酸钙纳米润滑添加剂， 孙小然等 合成了纳米 ［ *J ］ 级 ="2 润滑剂， 赵彦保等 制备了 =. D "2 ! /0’& 核 壳结构的无机有机复合纳米微 ［ &, ， &* ］ .5#K0#3 L05 等在不同的微乳液体系中合成了 4M?（ 和金属 N0 （ *,#F ） 纳米微粒， 并对它们作 1 &<#F ） 为润滑油添加剂的润滑性能进行研究， 发现 4M?1 具有 优异的极 压 性 能 和 降 低 摩 擦 的 作 用， 最大失效负荷 （ !" ） 值提高了 I<O 1P ， 和基础油相比摩擦系数降低了 &<P ， 但 4M?1 纳米粒子不能有效地提高基础油的抗磨 能力。加入 N0 纳米粒子， ! " 值与基础油相比提高了 GHP ， 磨痕直径由 ,O H*FF 减为 ,O )JFF， 摩擦系数降 低了 &GP 。 *O 1Q 固相法 固相法是通过从固相到固相的变化来制造粉体， 所得的固相粉体和最初固相原料可以是同一物质， 也 可以不是同一物质， 其中用于制备纳米润滑材料的主 要有物理粉碎法和机械合金化法。 物理粉碎法中最常用的是机械粉碎法， 系利用各 种超微粉机械等将原料直接粉碎研磨成超微粉， 适用 于制备脆性材料的超微粉。常用的超微粉碎机有： 球 磨机、 高能球磨机、 行星磨、 塔式机和气流磨等。物理 粉碎法是一种传统的粉粹工艺， 因其具有成本低、 产量 高和简单易行等特点， 加上近年来出现的高能球磨和 气流粉碎等分级组合方法， 常用于生产常规方法难制 备的高熔点合金或纳米陶瓷粉复合材料。但其 能耗 大， 纯度低， 粒度分散性大， 粒子易于氧化或产生变形。 机械合金化法是近年发展起来的一种制备纳米粉 体的新方法。系将两种或两种以上物质在高能球磨机 上球磨， 通过适当控制球磨条件， 使材料之间发生界面 反应， 获得单一的、 合金的或复合纳米材料。研究发现 在高能球磨过程中颗粒在循环剪切变形过程中晶格缺 陷不断在大晶粒的内部产生， 导致颗粒中大角度晶界 的重新组合， 使粉末组织结构逐步细化， 最后达到不同 组分原子互相渗入和扩散。该法能够获得常规方法难 以获得的非晶合金、 金属间化合物、 超饱和固溶体等复 ［ && ］ 合材料。*JII 年 .;0#35 等 首先报道了机械合金化