納米錫、納米鉍、納米銅等納米金屬粉末在潤(rùn)滑油添加劑中的應(yīng)用
| 納米錫、納米鉍、納米銅等納米金屬粉末在潤(rùn)滑油添加劑中的應(yīng)用 |
| 一 基本知識(shí)介紹 納米潤(rùn)滑是在原子、分子尺度研究相對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)界面上的摩擦磨損與潤(rùn)滑行為，而揭示微觀摩擦磨損機(jī)理，設(shè)計(jì)與制備出納米尺度上的潤(rùn)滑劑及摩耐磨材料的學(xué)科。它是隨著納米科學(xué)與技術(shù)的發(fā)展而派出來的，是90年代以來摩擦學(xué)研究領(lǐng)域活躍的，也是材料科學(xué)與摩擦學(xué)交叉領(lǐng)域前沿的內(nèi)容。它產(chǎn)生的推動(dòng)力來源于高技術(shù)發(fā)展的需求，同時(shí)近代測(cè)試技術(shù)的不斷出現(xiàn)也推動(dòng)了納米摩擦學(xué)的發(fā)展。高技術(shù)中的諸多摩擦學(xué)問題都對(duì)其抗磨、防擦及潤(rùn)滑提出更高的要求。但是無機(jī)納米粒子油溶性差, 一般是靠分散劑的作用或借助強(qiáng)力攪拌、超聲分散將納米粒子分散在基礎(chǔ)油中。但是由于納米粒子粒度小, 表面能高, 粒子之間容易發(fā)生團(tuán)聚, 納米材料在潤(rùn)滑油中的分散和穩(wěn)定成為限制其在潤(rùn)滑油添加劑中應(yīng)用的主要問題之一。選擇表面修飾劑不僅要考慮其油溶分散性、穩(wěn)定性, 還要考慮表面活性劑解吸后在油中要有良好的摩擦學(xué)性能。目前采用的表面修飾劑主要有: 二烷基二硫代磷酸(DDP)、烷基磷酸醋、硬脂酸、油酸、EHA、含N 有機(jī)化合物等。 二 納米潤(rùn)滑添加劑的研究進(jìn)展 同常規(guī)材料相比，納米材料是一種低維材料。由于材料的超細(xì)化，其表面層原子占有很大的比重，所以納米材料實(shí)際上是晶粒中原子的長(zhǎng)程有序排列與無序界面成分的組合。將納米材料應(yīng)用于潤(rùn)滑體系，是一個(gè)全新的研究領(lǐng)域。目前，被用作潤(rùn)滑油添加劑加以研究的納米微粒主要有納米單質(zhì)、納米氧化物、納米氮化物、納米碳化物、納米氫氧化物、納米硫化物、納米稀土化合物以及聚合物納米微粒等。其中低熔點(diǎn)金屬，例如錫、銦、鉍及其合金等，是常用的膜潤(rùn)滑材料和防護(hù)材料。這類金屬的納米微粒作為潤(rùn)滑油添加劑有望顯著改善潤(rùn)滑油的摩擦學(xué)性能。鉍納米微粒添加劑的研究表明，鉍是“環(huán)境友好”的、與S、P、Cl 等元素有良好協(xié)同性的、可以取代鉛的重金屬元素。但是，目前這類金屬的納米微粒通常是由化學(xué)法來制備的。例如錫和銦納米微粒常常通過相應(yīng)的金屬有機(jī)化合物熱分解來制備，鉍納米微粒是還原法來合成的，這些方法僅適宜于實(shí)驗(yàn)室研究。對(duì)于這類金屬及其合金納米微粒，可以采用直接分散的方法進(jìn)行制備。這種方法的特點(diǎn)是使用單一的試劑（金屬單質(zhì)或合金），并且金屬單質(zhì)的成本遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于其相應(yīng)的金屬鹽、金屬有機(jī)化合物, 因此這種方法有獲得工業(yè)化的可能。 三 可行性和現(xiàn)實(shí)意義 錫、銦、鉍及其合金的熔點(diǎn)都低于300℃，許多有機(jī)溶劑的沸點(diǎn)都高于這一溫度，并能長(zhǎng)時(shí)間保持穩(wěn)定，因此便于找到合適的反應(yīng)介質(zhì)。直接分散法制備錫、銦和鉍納米微粒及其摩擦學(xué)性能納米微粒由于具有特殊的物理化學(xué)性能和較小的粒子尺寸在摩擦領(lǐng)域中倍受關(guān)注, 而將納米微粒用作潤(rùn)滑油添加劑是近年來潤(rùn)滑領(lǐng)域中的一個(gè)研究熱點(diǎn)。研究表明納米微粒由于自身組成和結(jié)構(gòu)上的特點(diǎn)，具有不同于傳統(tǒng)有機(jī)潤(rùn)滑添加劑的潤(rùn)滑特性。具體表現(xiàn)在以下三個(gè)方面：（1）納米微粒多為球形，它們?cè)谀Σ翆?duì)偶面間可能起一種類似“球軸承”的作用，從而有效提高潤(rùn)滑油的摩擦學(xué)性能；（2）在重載荷和高溫下，摩擦對(duì)偶面間的納米微?？赡鼙粔浩?，形成一滑動(dòng)系，從而降低摩擦和磨損；(3) 納米微粒可以填充在工件表面的微坑和損傷部位，有可能實(shí)現(xiàn)摩擦表面的原位修復(fù)。金屬納米微粒潤(rùn)滑劑兼有納米微粒上述三種機(jī)制的聯(lián)合作用，被認(rèn)為有可能成為新一代的潤(rùn)滑添加劑。 四? 舉例—錫納米微粒潤(rùn)滑劑的制備和表征及其摩擦學(xué)性能
錫納米微粒的摩擦學(xué)性能
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