近年來，在開發(fā)具有優(yōu)異抗磨、減摩和極壓性能添加劑的過程中，國(guó)內(nèi)外的研究者發(fā)現(xiàn)納米粒子由于量子尺寸效應(yīng)和表面效應(yīng)，能夠表現(xiàn)出特殊的高承載能力性能，具有傳統(tǒng)固體潤(rùn)滑劑（如聚四氟乙烯、M§和石墨粉體）所無法比擬的優(yōu)越性1h21.在潤(rùn)滑油中加入納米添加劑可顯著提高其潤(rùn)滑性能和承載能力，減少添加劑的用量，提高產(chǎn)品質(zhì)量，特別適用于苛刻條件下的潤(rùn)滑場(chǎng)合13-".與納米顆粒制備技術(shù)相比，納米添加劑作為潤(rùn)滑材料在潤(rùn)滑油中的應(yīng)用研究，仍顯得進(jìn)展緩慢。另外，關(guān)于納米潤(rùn)滑材料與傳統(tǒng)潤(rùn)滑油添加劑的配伍性以及協(xié)同作用的研究也鮮有報(bào)道，從而限制了其推廣應(yīng)用。

　　為了推動(dòng)納米添加劑在潤(rùn)滑油中的應(yīng)用研究，為開發(fā)高檔潤(rùn)滑油產(chǎn)品提供技術(shù)支持，作者對(duì)納米添加劑在國(guó)內(nèi)外的研究現(xiàn)狀進(jìn)行了調(diào)研，主要包括納米添加劑的分類、作用機(jī)理、國(guó)內(nèi)外應(yīng)用現(xiàn)狀和最新發(fā)展趨勢(shì)等，并對(duì)今后的研究方向提出了建議。

　　1納米添加劑的分類及其摩擦學(xué)性能11納米金屬粉超細(xì)金屬粉以適當(dāng)方式分散于各種潤(rùn)滑油中可形成一種穩(wěn)定的懸浮液，這種潤(rùn)滑油每升中含有數(shù)百萬個(gè)超細(xì)金屬粉末顆粒，它們?cè)谀Σ吝^程中可以與固體表面相結(jié)合，形成光滑的保護(hù)層，同時(shí)填塞微劃痕，從而大幅度降低摩擦和磨損，尤其在重載、低速和高溫振動(dòng)條件下作用更為顯著。目前應(yīng)用較多的金屬納米粉包括銅、錫、銀粉末等，這些金屬納米粉有著與傳統(tǒng)添加劑不同的減摩抗磨機(jī)理171.于立巖等人18將平均粒徑為50ni的銅納米粒子加入稼通機(jī)油中遍減斃驗(yàn)厲知銅納米粒子表現(xiàn)出良好的抗磨性能，可以明顯降低摩擦副的磨損量，如果同時(shí)添加銅納米粒子和分散劑，可以進(jìn)一步改善油品的抗磨性能；對(duì)于摩擦系數(shù)，在只添加銅納米粒子時(shí)摩擦系數(shù)與基礎(chǔ)油相比略有增加。分析其原因可能是由于銅納米粒子在基礎(chǔ)油中分散不均勻，使油品在摩擦副表面的吸附性變差，即油性變差。在同時(shí)添加銅納米粒子和分散劑后，摩擦系數(shù)與基礎(chǔ)油相比有較大幅度的減小，這是由于分散劑能使銅納米粒子均勻分散在基礎(chǔ)油中，使其在摩擦過程中不易聚集，從而表現(xiàn)出良好的摩擦學(xué)性能。試驗(yàn)結(jié)果見表1.表1不同潤(rùn)滑油的磨痕寬度和摩擦系數(shù)比較項(xiàng)目基礎(chǔ)油基礎(chǔ)油+05%銅納米粒子基礎(chǔ)油+05%銅納米粒子+分散劑磨痕寬度/mm最小摩檫系數(shù)最大摩檫系數(shù)周靜芳191、劉維民等1101采用DDP（二烷基二硫代磷酸）對(duì)銅納米微粒進(jìn)行表面修飾，解決了銅納米微粒在潤(rùn)滑油中的分散問題，合成的銅納米微粒Cu一DDP粒徑約8niCu-DDP添加劑與添加劑ZDDP相比，具有更優(yōu)越的抗磨和極壓性能。在較低負(fù)荷下，由于摩擦表面上沉積的C納米微粒較少，對(duì)表面膜性能的影響較小，SP形成的化學(xué)反應(yīng)膜基金項(xiàng)目：國(guó)家973計(jì)劃資助項(xiàng)目（2007CB507606）。

　　理研究和可生物降解潤(rùn)滑油的開發(fā)工作，已在國(guó)內(nèi)外學(xué)術(shù)期刊公開發(fā)表論文30余篇。

　　起主要作用，Cu-DDI和ZDDI的摩擦學(xué)性能接近；在高負(fù)荷下，大量的Cu納米微粒在摩擦表面沉積，并在接觸區(qū)的高溫高壓下融熔鋪展形成低剪切強(qiáng)度的表面膜，這時(shí)直接支撐載荷隔離基體接觸的是Cu納米微粒，由于金屬Cu具有較低的剪切強(qiáng)度，因此在高負(fù)荷下呈現(xiàn)良好的減摩抗磨性。在中等負(fù)荷下CU納米微粒可能未能在摩擦表面熔融，同時(shí)影響到有機(jī)修飾層的成膜性能，因而摩擦學(xué)性能不佳。

　　夏延秋等采用電弧等離子體方法制備了納米級(jí)鎳粉，鎳粉呈面心立方體結(jié)構(gòu)，氧化后成八面體，近似球形，粒度控制在10 ~50n之間。摩擦學(xué)試驗(yàn)結(jié)果表明，硬顆粒鎳粉的加入，其作用機(jī)理與軟金屬銅不盡相同，同樣與傳統(tǒng)添加劑的作用機(jī)理不一致。低速低載荷下，鎳粉可能起一種類似“球軸承”的作用，使摩擦系數(shù)和磨損量處于較低值；隨載荷增加或速度提高，鎳粉被壓扁，使摩擦系數(shù)上升，壓扁的鎳粉抑制了金屬表面的磨損。

　　12納米金屬氧化物對(duì)于納米金屬，因其具有很高的比表面積，當(dāng)溫度升高時(shí)，在空氣中極易發(fā)生氧化、團(tuán)聚，進(jìn)而在潤(rùn)滑油中沉淀下來，因此研究納米氧化物作為添加劑這一課題十分活躍。

　　烏學(xué)東等人。在摩擦過程中，表面局部溫度高，納米T處于熔化、半熔化或燒結(jié)狀態(tài)，形成一層納米陶瓷薄膜，它的性、抗彎強(qiáng)度均大大超出一般的薄膜制備了粒徑在20~50nm范圍的氧化鋯粒子并考察了其摩擦學(xué)性能。結(jié)果發(fā)現(xiàn)，納米氧化錯(cuò)的加入能有效地提高基礎(chǔ)油的抗磨減摩性能及承載能力，機(jī)理是在摩擦表面沉積而形成具有抗磨減摩作用的潤(rùn)滑膜。陳云霞等考察了納米ZO薄膜的摩擦學(xué)性能和作用機(jī)制，結(jié)果發(fā)現(xiàn)在較低負(fù)荷和滑動(dòng)速度下，其磨損機(jī)制為輕微擦傷；而在相對(duì)較高的負(fù)荷和滑動(dòng)速度條件下，磨痕表面呈現(xiàn)塑性變形、嚴(yán)重擦傷和斷裂剝落特征。

　　陳爽等用油酸對(duì)PO納米微粒進(jìn)行了表面修飾并考察了其摩擦學(xué)行為，試驗(yàn)結(jié)果表明，這種納米微粒能夠明顯提高基礎(chǔ)油的減摩抗磨能力，表面分析結(jié)果表明，鋼球表面在摩擦過程中形成了一層富含PO的邊界潤(rùn)滑膜，從而使得納米微粒表現(xiàn)出良好的摩擦學(xué)性能。WenyuYe等制備了用四氟苯甲酸（FA）修飾的納米T，將其添加在液體石蠟中表現(xiàn)出優(yōu)越的抗磨和抗極壓性能。

　　13納米硫化物1張鐲等S研究了ad1納米微厭為潤(rùn)滑油命所以含有這類活性元素的納米粒子也得到了了較多的S元素在邊界潤(rùn)滑條件下可以與摩擦表面發(fā)生反應(yīng)，生成含硫的無機(jī)膜或015m以上的F§一Fes化學(xué)反應(yīng)膜，從而起到抗擦傷和抗燒結(jié)作用，關(guān)注。

　　陳爽等211研究了表面修飾Pb納米微粒在室溫下的摩擦學(xué)性能。結(jié)果表明，其在較低的濃度下即具有良好的摩擦學(xué)性能。另外還研究了二烷基二硫代磷酸（DDP）修飾PbS納米微粒以及未修飾Pb納米微粒從室溫到773K的摩擦學(xué)行為。結(jié)果表明，表面修飾的PS納米微粒從室溫到773K均具有良好的摩擦學(xué)性能；未修飾PbS納米微粒在773K時(shí)具有和修飾納米微粒相近的摩擦學(xué)性能，而低于此溫度時(shí)，其摩擦學(xué)性能較差。李楠等考察了DDP修飾ZS納米微粒的抗磨行為，結(jié)果表明其在很小的添加濃度下即可明顯提高基礎(chǔ)油的抗磨能力，而且使承載能力也有所提高。

　　有研究發(fā)現(xiàn)，在潤(rùn)滑油中加入少量的F?WS納米材料可以極大地改善其摩擦學(xué)性能，能夠顯著延長(zhǎng)汽車發(fā)動(dòng)機(jī)壽命，降低耗油量采用二氧化碳超臨界干燥技術(shù)制備了粒徑為10~20n的硼酸銅顆粒并評(píng)價(jià)了其摩擦學(xué)性能。結(jié)果表明：納米硼酸銅使基礎(chǔ)油摩擦系數(shù)略有增大，同時(shí)提高了其抗磨及承載能力。分析其作用機(jī)理，首先是納米硼酸銅顆粒沉積在摩擦表面，沉積物在摩擦剪切及極壓作用下發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，生成BO及FeB等產(chǎn)物，正是這些沉積物及摩擦化學(xué)產(chǎn)物使?jié)櫥偷某休d能力及抗磨性能得以提高，并使其剪切應(yīng)力增大。

　　15其他類型納米添加劑稀土元素具有4電子特征，其化合物具有許多特殊性能。隨著納米技術(shù)的發(fā)展，許多研究者紛紛將目光投向納米稀土三氟化物在潤(rùn)滑油中的應(yīng)用研究上。連亞峰等對(duì)納米稀土三氟化物的作用機(jī)等采用微乳液法制備含氮有機(jī)物修飾的納米LF摩擦學(xué)試驗(yàn)表明，納米LF在液體石蠟中的承載能力略低于ZDDP抗磨性能優(yōu)于ZDDP表面分析證明，表面修飾納米LaF經(jīng)摩擦發(fā)生了化學(xué)反應(yīng)，在表面生成了含CN有機(jī)物的物理吸附膜，含氧化鑭、氟化亞鐵及四氧化三鐵等無機(jī)物的化學(xué)反應(yīng)膜，從而形成了邊界潤(rùn)滑膜。

　　王治華等、周靜芳等，專門用于內(nèi)燃機(jī)磨合，可使磨合時(shí)間縮短50%~90%，同時(shí)可提高磨合質(zhì)量，節(jié)約燃料，延長(zhǎng)發(fā)動(dòng)機(jī)壽命。徐濤等研究表明，含有納米金剛石顆粒的潤(rùn)滑油可以使摩擦副之間的摩擦表面硬度提高，摩擦副的磨損下降，且隨著載荷的增加，其耐磨效果尤為顯著。

　　2展望納米材料獨(dú)特的結(jié)構(gòu)使其具有奇特而優(yōu)異的摩擦學(xué)性能，以這些納米粒子作為添加劑可使?jié)櫥偷臏p摩抗磨性能得到大幅度提高，同時(shí)在節(jié)約能源和改善尾氣排放等方面效果也十分突出，為解決潤(rùn)滑領(lǐng)域中長(zhǎng)期未能解決的難題開辟一條了新途徑，其應(yīng)用前景非常廣闊。

　　同時(shí)，要促進(jìn)納米添加劑的應(yīng)用，仍有許多工作需要深入研究：系統(tǒng)研究納米粒子在基礎(chǔ)油中的分散穩(wěn)定機(jī)制，考察其在不同摩擦條件下所表現(xiàn)出的分散、團(tuán)聚、沉降、粘著、消耗等行為規(guī)律，并在此基礎(chǔ)上探索改善納米添加劑分散穩(wěn)定性的方法，如對(duì)納米粒子進(jìn)行表面修飾，將納米粒子與分散劑復(fù)配使用等。

　　開發(fā)合理、簡(jiǎn)單而有效的納米材料合成技術(shù)，優(yōu)化納米粒子大規(guī)模生產(chǎn)制備工藝，提高納米添加劑產(chǎn)品穩(wěn)定性，降低其生產(chǎn)成本。

　　開展基礎(chǔ)研究，研究納米粒子作為潤(rùn)滑油添加劑的最佳粒度、應(yīng)用負(fù)荷、溫度、修飾劑的選擇等，考察納米添加劑與傳統(tǒng)添加劑之間的復(fù)配規(guī)律及作用機(jī)理，為加快其推廣應(yīng)用提供理論指導(dǎo)。

　　加強(qiáng)納米添加劑在潤(rùn)滑油產(chǎn)品的應(yīng)用研究，尤其是在高檔產(chǎn)品的開發(fā)工作中，應(yīng)鼓勵(lì)科研人員積極探索，運(yùn)用納米添加劑技術(shù)解決傳統(tǒng)添加劑所難以解決的問題。

作者：佚名　　來源：中國(guó)潤(rùn)滑油網(wǎng)