武漢工業(yè)學(xué)院學(xué)報文章編號09納米潤滑材料在潤滑油中的應(yīng)用研究楊漢民武漢工業(yè)學(xué)院生物與化學(xué)工程系，湖北武漢43，23從結(jié)構(gòu)特性及制備等方面介紹了納米潤滑材料，詳細闡述了納米潤13性以糊弈塍，認，米潤滑材娜碟型添加劑，滑油中具有，引言摩拽磨損是摩撩副中存在的必然現(xiàn)象，摩捋損失了世界約分之的次能源，磨損則是造成材料與設(shè)備破壞和失效的種最主要的形式之。潤滑油的作用是防止接觸件在相互運動時發(fā)生面粗糖體的接觸。但由于摩擦面運動時或環(huán)境因素變化溫度壓力等7寸液體的物理性質(zhì)影響很大，難以在席擦而上維持液脫的承載能力，從而使粗糙，面微突體接觸，磨攛面的摩，系數(shù)把加，使金屬及產(chǎn)生磨損。為彌補液體潤滑油的缺陷。通常采用添加潤滑劑的方法提潤滑油的潤滑性能和抗磨性能。

　　如添加多種有機或無機混合物液態(tài)或者固態(tài)的添加劑，它能夠通過物理或化學(xué)吸附或者化學(xué)反應(yīng)形成層液股，提5液脫的承載能力。降低磨撩面的摩攛系數(shù)1傳統(tǒng)潤滑汕添加劑雖能改善摩撩。但也能產(chǎn)41些副作用，如由尸化合物性能不穩(wěn)定。在使用過程中遇水產(chǎn)生酸，摩擦面環(huán)境和條件超出化合物的允許范圍，化合物可能產(chǎn)生化學(xué)變化形成對潤滑不利的物質(zhì)，破壞潤滑12納米材料是指由極細晶粒組成，特征瑋度尺寸在納米量級，的粒子。由于極細的晶粒，人足處于，界和晶粒內(nèi)缺陷的中心原于及其本身具有量子尺寸效應(yīng)小尺寸效應(yīng)面界面效應(yīng)宏觀基金項目湖北省教育廳重點科研計劃項目200003.

　　玷戶效應(yīng)以及低烙點等特性在摩擦而以納米顆粒或者納米膜的形成存作使其在潤滑與磨攛學(xué)方面有特殊的降摩減磨及高負荷能力。近年來，國內(nèi)外的學(xué)者在納米材料作潤滑油添加劑方面進行了大量的研究工作研，涉及納米粒子的摩擦學(xué)特性摩擦學(xué)機理以及用于此方面的納米粒子的制備和后處理，他們的研究明納米粒子作潤滑油添加劑能明顯提高基礎(chǔ)油的摩擦學(xué)性能，具有很好的開發(fā)應(yīng)用前景。

　　1納米材料的結(jié)構(gòu)和特性1同宏觀乏維方向部具備足夠大尺寸的常規(guī)材料相比，納米材料是在納米尺度上原子和分子的集合體，是即大于原子簇又小廠通常微粉，1般粒徑在00畫之間納米材料，是在維維甚至維方向上尺寸為納米級的忖料由于納米材料的面原子數(shù)與總原子數(shù)之比隨村料尺寸的總劇變小而總劇增火，面原了的品場環(huán)境和結(jié)合能與內(nèi)部原子不同，面原子周圍缺少相鄰原子，因而具有許多懸空鍵，具備不飽和性質(zhì)，子，面原子的化學(xué)鍵具有懸空鍵和不飽和性，以及化學(xué)活性。這使納米粒子具有常規(guī)化學(xué)物無法比擬當(dāng)或更小時，周期性的邊界條件將被破壞，材料的磁性內(nèi)壓光吸收，熱阻等性質(zhì)比起普通體相材料都發(fā)生了很大變化，這稱為納米材料的體積效應(yīng)。這特性導(dǎo)致納米材料的光吸收性電磁性化學(xué)特性催化性等性能發(fā)生變化。比如。納米粒產(chǎn)的光吸收性顯著增強，吸收峰頻移；熔點降低，磁性變化等，都是由于體枳效應(yīng)造成的。

　　納米粒子尺寸在接近或小于試玻爾半徑時。

　　粒子的貲米能級剛近的電子能級山連線能級貨為分能級的現(xiàn)象。這效應(yīng)可使納米粒子具有很高的光學(xué)非限性，光催化性質(zhì)等等。

　　納米村料上述獨特的結(jié)構(gòu)特性。導(dǎo)致納米村料產(chǎn)卞廠者如高擴散灼易燒恪點降低度增大催化反應(yīng)活性增大等系列特性，將具有以上特異性能的納米村料砬用于制谷潤滑材料時不僅珥以在摩撩面形成降低摩擦系數(shù)的薄膜。降低工忭2納米材料作潤滑劑的制備121納米粒子的制備是納米科技的基礎(chǔ)。目前己經(jīng)發(fā)展了許多方法制備納米潤滑材料，根據(jù)制備納米微粒的原理可分為物理法化學(xué)法和物理化學(xué)法。

　　根據(jù)制備納米微粒的糸1可分為氣相法液相法和固相法。

　　2.1氣相法制備納米微粒氣相法是直接利體成片通過各種方式將物質(zhì)變成氣體，使之在氣體狀態(tài)下發(fā)生物理變化或化學(xué)反應(yīng)以忠冷去凝聚形成超微粉的方氣相法分為物理氣相沉積法和化學(xué)氣相沉積法兩種方法。

　　物理氣相沉積法是利用電弧高頻或等離子體等高溫?zé)嵩磳⒃霞訜幔怪蛐纬傻入x子體。

　　然后驟冷。使之凝聚形成納米粒其特點是純度高，結(jié)晶組織好，粒度可控；但技術(shù)設(shè)備要求高。該方法常用于金屬或金屬合金納米材料的制備。

　　化學(xué)氣相沉積法利用揮發(fā)性金屬化合物蒸氣的化7反應(yīng)來介成所需的物質(zhì)。如把碳氫化合物加熱分解制得碳⑶闈化生成丁說家該方法的優(yōu)點是制備的納米材料顆粒純度高，分散性好，粒度分布窄，除能制備氧化物外，還能制備由液相法和固相法難以直接合成的金屬氮化物碳化物等非氧化物系納米材料，2.2液相法制備納米微粒2.2.1沉淀法把沉淀劑加入到金屬鹽溶液中反應(yīng)后將沉淀熱處理。它包括直接沉淀法共沉淀法單相和混合物，均相沉淀法，金屬醇鹽水解法等，其中金，金屬醇鹽水解法是制金屬氧化物和復(fù)介金，氧化物納米微粒的片要7法。該方法的特點是操作簡單；但易引進雜質(zhì)，難以制得粒徑小的納米粒2.2.2噴霧法可根據(jù)霧化和凝集過程分為噴霧戶燥法，霧化熱分解法。此法用噴霧器將金屬鹽溶液噴入熱風(fēng)中。溶劑迅速蒸發(fā)析出金屬鹽的納米粒子。霧化熱分解法是把溶液噴入高溫的氣氛中，溶劑的蒸發(fā)和金屬鹽的熱分解同時迅速進行，從而得到金屬氧化物納米材料的方法。噴霧干燥法和霧化熱分解法叮連續(xù)進因而制備能力大。粒廣的粒徑小分散性好，但操作的要求較高。

　　液相法中還有溶劑揮發(fā)分解法溶膠膠凝法輻射化學(xué)介成法。

　　2.3固相法制備納米微粒2.3.1機械法機械粉碎法是借用多種粉碎機如球磨機攪拌磨行星磨塔式粉碎機和氣流磨等，利用介質(zhì)和物料之間的相互研磨和沖的原理使物料粉碎。該方法1藝簡，產(chǎn)量人，可制備出常規(guī)方法難以制備的高熔點金屬或合金，其缺點為能耗大粉末不夠細粒徑多在微米級粒徑分布不均勻雜質(zhì)含量多。

　　2.3.2固相反應(yīng)法間1反應(yīng)法妃叫態(tài)反應(yīng)物金屈或金屈氧化物接按照比例進行混。，汕過固相反應(yīng)后制得納米粒子的方法。固相反應(yīng)法是金屈試化物的分解來制納米粒廣，似態(tài)反應(yīng)不易進行控制，生成的納米粒子易團聚，經(jīng)常需要次粉碎，造成代成本較高的缺陷3納米潤滑材料在潤滑油中的分散穩(wěn)定性納米潤滑材料在潤滑油在的分散程度與納米材料的種類粒度等因素有很大關(guān)系。極性液體對極性固體具有較大的潤濕熱，非極性液體對極性固體小于與有機液體的潤濕熱。我們知道，潤濕熱描述了液體對固體的潤濕程如果潤濕熱越大，說明固體在液體中的潤濕程度越好，固體在液體中的分散性也越好。反之，則越差。因此，研究納米潤滑材料在潤滑油的分散性時，必須選擇合適的納米村料及合站的分，劑寸能保證納米忖料在潤滑油中有較好的分散性。

　　納米材料在潤滑油中的分散性及穩(wěn)定性是兩個密切相關(guān)的因素。分散性好，穩(wěn)定性不定好。因為潤滑油般處于商溫高壓及，負荷的作環(huán)垃，潤滑汕中處懸浮狀態(tài)的膠體納米材料在這樣的作環(huán)垃下其穩(wěn)狀態(tài)極易遭到破壞而發(fā)生聚沉。

　　終失去納米材料在摩指中具有的功能。

　　為改穿納米潤滑材料在擎礎(chǔ)油的分，穩(wěn)定性，同時防止納米潤滑材料在空氣中氧化，現(xiàn)在普遍農(nóng)用的方法是先對納米潤滑材，進面改使其面吸咐或鏈接油溶性的長鏈烴，然后再添加到基礎(chǔ)汕中，在這方面薛群基劉維1張治年等做不少研宄鉆4納米潤滑材料在潤滑油中所起的作用4.1納米潤滑材料在潤滑油中的減摩抗磨性能將納米微粒加入到潤滑油作為添加劑，以改善潤滑油的摩擦學(xué)性能的研究已經(jīng)有不少，夏延秋15等將5，1銅粉鎳粉和鉛粉添到礦物油中進行抗磨減摩性能試驗，發(fā)現(xiàn)礦物油中加入納米銅粉或鎳粉后，磨痕寬度大大降低。3.

　　丁冊1也將納米1粉加入到發(fā)動機潤滑油中，發(fā)現(xiàn)在高載荷及高速下，納米！能有效地提高潤滑油的抗磨忡能。王九等1！付舊納米粒子在潤滑油中的摩擦學(xué)性能進行了研宄，結(jié)果明，納米微粒加入潤滑汕屯能極大地捉坫礎(chǔ)汕的抗磨減摩性能。這些結(jié)果說明納米金屬粉具有顯著改善潤滑油減摩抗磨性能。

　　4.2納米潤滑材料在潤滑油中的極壓性能張志梅等將20301的1粉和，粉加入到潤滑油中，并測試其摩擦學(xué)性能，結(jié)果發(fā)現(xiàn)，加入納米，粉后聞滑油的極壓性能有所提化當(dāng)把納米！粉與納米州粉起加入時，潤滑油的極壓性能得到大大的提高。

　　4.3納米潤滑材料在潤滑油中的修復(fù)功能有學(xué)者認為納米潤滑材料添加劑的作用機理不同于傳統(tǒng)添加劑，與其本身所具有的納米效應(yīng)有關(guān)。在摩攛過程中，因摩擦農(nóng)而局部溫高，圮其在高負荷5.納米微粒有可能處尸熔化半熔化或燒結(jié)狀態(tài)，從而形成，納米膜，納米脫不同于般的薄膜。它的韌性抗彎強度均大大優(yōu)于般薄膜。另外納米微粒具窗極高的擴散力和擴故能力比體相材料高十幾個數(shù)量級1.容從在金屬衣面形成；參透層或擴散層，友現(xiàn)出自修復(fù)功能。汴1林；3研，了用爆炸法制備納米微粒經(jīng)面改性后與功能添加劑復(fù)配的摩攛學(xué)性能。結(jié)果叨，含面改性的納米微粒的復(fù)合潤潰油添加劑具有優(yōu)異的極壓抗磨減摩性能，能顯著地降低接觸部件的磨損，延長機械部件的使用奪命，并付己磨損血具仃定的0修復(fù)作用。

　　5納米潤滑材料的應(yīng)用進展據(jù)報道，俄羅斯科學(xué)家將納米銅粉末成納米銅金屬介金粉末加入潤滑油?？墒?jié)櫥托阅芴岣撸兑陨?，能顯據(jù)降低機械部件的磨損，提高燃燒效力，改善動力性，延使用壽命，俄羅斯利，納米金剛石做潤滑油添加劑生產(chǎn)牌號為50人磨合添加劑專門用于內(nèi)燃機磨合，該品可使墨盒時間縮短5090，同，可提高磨和質(zhì)貴，節(jié)約燃料，延長發(fā)動機壽命；烏克蘭科學(xué)院也研宄了類似的潤滑劑，牌號為520和52實驗明520和，521與未加納米金剛石的潤滑劑相比，磨損程度減少4050，磨損時間縮短2535，摩擦系數(shù)降低3，12；美密執(zhí)安州大學(xué)用添加納米潤滑村料的潤滑油與傳統(tǒng)潤滑進廳付比實驗叨納米潤滑村料的潤滑油使凸輪軸磨損減到0，活塞環(huán)磨損減至14，降低面摩擦和機械磨損25；增加汽缸壓力乜，在高負荷和振動條件下仍保持潤滑膜存在，油耗降低，對所有汽油柴油機安全；我國的王德用納米石墨粉作添加劑合成了高級潤滑汕，并中清了發(fā)明專利。

　　6結(jié)語納米材料在磁性村料精細陶瓷傳感器復(fù)相材料紅外吸收外材料催化劑等方面都己經(jīng)取得了浪大遜展。但在潤滑技術(shù)方面的應(yīng)用研宄尚處丁起步階段，隨著今后微觀摩擦學(xué)薄膜潤滑理論邊界潤滑理論等的研究都深到納米級，現(xiàn)代摩擦學(xué)與潤滑學(xué)的研究正在向面與界面科學(xué)技術(shù)的方面發(fā)，都將促進該項研究的進步發(fā)展。

　　1黃文軒，韓長寧。潤滑油與燃料添加劑手冊峋。北京中國石化出版社，1994.

　　2王汝霖。潤滑劑摩擦化學(xué)況。北京中國石化出版社，1994.

　　I3肖軍，洪廣言，于德才，等。超微粒子的制備及性質(zhì)研究化學(xué)學(xué)報，1994，52784 4鞏雄永納米材料及其光學(xué)特性化學(xué)楊漢民納米潤泔材料在潤滑泊中的，用研宄3明51鞏雄，楊宏旁。納米晶體材料研究進展。1.化61陳爽，劉維民。面修飾巧5納米撤粒的合成及其抗磨性摩擦學(xué)學(xué)報，1997，7336m張平余薛群基張治軍等你納米微粒⑴膜的摩擦學(xué)性能研究。1.摩擦學(xué)學(xué)報，996，8梁起，張治軍，薛群基，1204，納米微粒的摩擦學(xué)性能化學(xué)通報，999，6你52.

作者：佚名　來源：中國石油新聞中心