武汉工业学院学报文章编号09纳米润滑材料在润滑油中的应用研究杨汉民武汉工业学院生物与化学工程系，湖北武汉43，23从结构特性及制备等方面介绍了纳米润滑材料，详细阐述了纳米润13性以糊弈塍，认，米润滑材娜碟型添加剂，滑油中具有，引言摩拽磨损是摩撩副中存在的必然现象，摩捋损失了世界约分之的次能源，磨损则是造成材料与设备破坏和失效的种最主要的形式之。润滑油的作用是防止接触件在相互运动时发生面粗糖体的接触。但由于摩擦面运动时或环境因素变化温度压力等7寸液体的物理性质影响很大，难以在席擦而上维持液脱的承载能力，从而使粗糙，面微突体接触，磨撺面的摩，系数把加，使金属及产生磨损。为弥补液体润滑油的缺陷。通常采用添加润滑剂的方法提润滑油的润滑性能和抗磨性能。

　　如添加多种有机或无机混合物液态或者固态的添加剂，它能够通过物理或化学吸附或者化学反应形成层液股，提5液脱的承载能力。降低磨撩面的摩撺系数1传统润滑汕添加剂虽能改善摩撩。但也能产41些副作用，如由尸化合物性能不稳定。在使用过程中遇水产生酸，摩擦面环境和条件超出化合物的允许范围，化合物可能产生化学变化形成对润滑不利的物质，破坏润滑12纳米材料是指由极细晶粒组成，特征玮度尺寸在纳米量级，的粒子。由于极细的晶粒，人足处于，界和晶粒内缺陷的中心原于及其本身具有量子尺寸效应小尺寸效应面界面效应宏观基金项目湖北省教育厅重点科研计划项目200003.

　　玷户效应以及低烙点等特性在摩擦而以纳米颗粒或者纳米膜的形成存作使其在润滑与磨撺学方面有特殊的降摩减磨及高负荷能力。近年来，国内外的学者在纳米材料作润滑油添加剂方面进行了大量的研究工作研，涉及纳米粒子的摩擦学特性摩擦学机理以及用于此方面的纳米粒子的制备和后处理，他们的研究明纳米粒子作润滑油添加剂能明显提高基础油的摩擦学性能，具有很好的开发应用前景。

　　1纳米材料的结构和特性1同宏观乏维方向部具备足够大尺寸的常规材料相比，纳米材料是在纳米尺度上原子和分子的集合体，是即大于原子簇又小厂通常微粉，1般粒径在00画之间纳米材料，是在维维甚至维方向上尺寸为纳米级的忖料由于纳米材料的面原子数与总原子数之比随村料尺寸的总剧变小而总剧增火，面原了的品场环境和结合能与内部原子不同，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，子，面原子的化学键具有悬空键和不饱和性，以及化学活性。这使纳米粒子具有常规化学物无法比拟当或更小时，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。这特性导致纳米材料的光吸收性电磁性化学特性催化性等性能发生变化。比如。纳米粒产的光吸收性显著增强，吸收峰频移；熔点降低，磁性变化等，都是由于体枳效应造成的。

　　纳米粒子尺寸在接近或小于试玻尔半径时。

　　粒子的赀米能级刚近的电子能级山连线能级货为分能级的现象。这效应可使纳米粒子具有很高的光学非限性，光催化性质等等。

　　纳米村料上述独特的结构特性。导致纳米村料产卞厂者如高扩散灼易烧恪点降低度增大催化反应活性增大等系列特性，将具有以上特异性能的纳米村料砬用于制谷润滑材料时不仅珥以在摩撩面形成降低摩擦系数的薄膜。降低工忭2纳米材料作润滑剂的制备121纳米粒子的制备是纳米科技的基础。目前己经发展了许多方法制备纳米润滑材料，根据制备纳米微粒的原理可分为物理法化学法和物理化学法。

　　根据制备纳米微粒的糸1可分为气相法液相法和固相法。

　　2.1气相法制备纳米微粒气相法是直接利体成片通过各种方式将物质变成气体，使之在气体状态下发生物理变化或化学反应以忠冷去凝聚形成超微粉的方气相法分为物理气相沉积法和化学气相沉积法两种方法。

　　物理气相沉积法是利用电弧高频或等离子体等高温热源将原料加热，使之汽化或形成等离子体。

　　然后骤冷。使之凝聚形成纳米粒其特点是纯度高，结晶组织好，粒度可控；但技术设备要求高。该方法常用于金属或金属合金纳米材料的制备。

　　化学气相沉积法利用挥发性金属化合物蒸气的化7反应来介成所需的物质。如把碳氢化合物加热分解制得碳⑶闱化生成丁说家该方法的优点是制备的纳米材料颗粒纯度高，分散性好，粒度分布窄，除能制备氧化物外，还能制备由液相法和固相法难以直接合成的金属氮化物碳化物等非氧化物系纳米材料，2.2液相法制备纳米微粒2.2.1沉淀法把沉淀剂加入到金属盐溶液中反应后将沉淀热处理。它包括直接沉淀法共沉淀法单相和混合物，均相沉淀法，金属醇盐水解法等，其中金，金属醇盐水解法是制金属氧化物和复介金，氧化物纳米微粒的片要7法。该方法的特点是操作简单；但易引进杂质，难以制得粒径小的纳米粒2.2.2喷雾法可根据雾化和凝集过程分为喷雾户燥法，雾化热分解法。此法用喷雾器将金属盐溶液喷入热风中。溶剂迅速蒸发析出金属盐的纳米粒子。雾化热分解法是把溶液喷入高温的气氛中，溶剂的蒸发和金属盐的热分解同时迅速进行，从而得到金属氧化物纳米材料的方法。喷雾干燥法和雾化热分解法叮连续进因而制备能力大。粒广的粒径小分散性好，但操作的要求较高。

　　液相法中还有溶剂挥发分解法溶胶胶凝法辐射化学介成法。

　　2.3固相法制备纳米微粒2.3.1机械法机械粉碎法是借用多种粉碎机如球磨机搅拌磨行星磨塔式粉碎机和气流磨等，利用介质和物料之间的相互研磨和冲的原理使物料粉碎。该方法1艺简，产量人，可制备出常规方法难以制备的高熔点金属或合金，其缺点为能耗大粉末不够细粒径多在微米级粒径分布不均匀杂质含量多。

　　2.3.2固相反应法间1反应法妃叫态反应物金屈或金屈氧化物接按照比例进行混。，汕过固相反应后制得纳米粒子的方法。固相反应法是金屈试化物的分解来制纳米粒广，似态反应不易进行控制，生成的纳米粒子易团聚，经常需要次粉碎，造成代成本较高的缺陷3纳米润滑材料在润滑油中的分散稳定性纳米润滑材料在润滑油在的分散程度与纳米材料的种类粒度等因素有很大关系。极性液体对极性固体具有较大的润湿热，非极性液体对极性固体小于与有机液体的润湿热。我们知道，润湿热描述了液体对固体的润湿程如果润湿热越大，说明固体在液体中的润湿程度越好，固体在液体中的分散性也越好。反之，则越差。因此，研究纳米润滑材料在润滑油的分散性时，必须选择合适的纳米村料及合站的分，剂寸能保证纳米忖料在润滑油中有较好的分散性。

　　纳米材料在润滑油中的分散性及稳定性是两个密切相关的因素。分散性好，稳定性不定好。因为润滑油般处于商温高压及，负荷的作环垃，润滑汕中处悬浮状态的胶体纳米材料在这样的作环垃下其稳状态极易遭到破坏而发生聚沉。

　　终失去纳米材料在摩指中具有的功能。

　　为改穿纳米润滑材料在擎础油的分，稳定性，同时防止纳米润滑材料在空气中氧化，现在普遍农用的方法是先对纳米润滑材，进面改使其面吸咐或链接油溶性的长链烃，然后再添加到基础汕中，在这方面薛群基刘维1张治年等做不少研宄钻4纳米润滑材料在润滑油中所起的作用4.1纳米润滑材料在润滑油中的减摩抗磨性能将纳米微粒加入到润滑油作为添加剂，以改善润滑油的摩擦学性能的研究已经有不少，夏延秋15等将5，1铜粉镍粉和铅粉添到矿物油中进行抗磨减摩性能试验，发现矿物油中加入纳米铜粉或镍粉后，磨痕宽度大大降低。3.

　　丁册1也将纳米1粉加入到发动机润滑油中，发现在高载荷及高速下，纳米！能有效地提高润滑油的抗磨忡能。王九等1！付旧纳米粒子在润滑油中的摩擦学性能进行了研宄，结果明，纳米微粒加入润滑汕屯能极大地捉坫础汕的抗磨减摩性能。这些结果说明纳米金属粉具有显著改善润滑油减摩抗磨性能。

　　4.2纳米润滑材料在润滑油中的极压性能张志梅等将20301的1粉和，粉加入到润滑油中，并测试其摩擦学性能，结果发现，加入纳米，粉后闻滑油的极压性能有所提化当把纳米！粉与纳米州粉起加入时，润滑油的极压性能得到大大的提高。

　　4.3纳米润滑材料在润滑油中的修复功能有学者认为纳米润滑材料添加剂的作用机理不同于传统添加剂，与其本身所具有的纳米效应有关。在摩撺过程中，因摩擦农而局部温高，圮其在高负荷5.纳米微粒有可能处尸熔化半熔化或烧结状态，从而形成，纳米膜，纳米脱不同于般的薄膜。它的韧性抗弯强度均大大优于般薄膜。另外纳米微粒具窗极高的扩散力和扩故能力比体相材料高十几个数量级1.容从在金属衣面形成；参透层或扩散层，友现出自修复功能。汴1林；3研，了用爆炸法制备纳米微粒经面改性后与功能添加剂复配的摩撺学性能。结果叨，含面改性的纳米微粒的复合润溃油添加剂具有优异的极压抗磨减摩性能，能显著地降低接触部件的磨损，延长机械部件的使用夺命，并付己磨损血具仃定的0修复作用。

　　5纳米润滑材料的应用进展据报道，俄罗斯科学家将纳米铜粉末成纳米铜金属介金粉末加入润滑油。可使润滑油性能提高，倍以上，能显据降低机械部件的磨损，提高燃烧效力，改善动力性，延使用寿命，俄罗斯利，纳米金刚石做润滑油添加剂生产牌号为50人磨合添加剂专门用于内燃机磨合，该品可使墨盒时间缩短5090，同，可提高磨和质贵，节约燃料，延长发动机寿命；乌克兰科学院也研宄了类似的润滑剂，牌号为520和52实验明520和，521与未加纳米金刚石的润滑剂相比，磨损程度减少4050，磨损时间缩短2535，摩擦系数降低3，12；美密执安州大学用添加纳米润滑村料的润滑油与传统润滑进厅付比实验叨纳米润滑村料的润滑油使凸轮轴磨损减到0，活塞环磨损减至14，降低面摩擦和机械磨损25；增加汽缸压力乜，在高负荷和振动条件下仍保持润滑膜存在，油耗降低，对所有汽油柴油机安全；我国的王德用纳米石墨粉作添加剂合成了高级润滑汕，并中清了发明专利。

　　6结语纳米材料在磁性村料精细陶瓷传感器复相材料红外吸收外材料催化剂等方面都己经取得了浪大逊展。但在润滑技术方面的应用研宄尚处丁起步阶段，随着今后微观摩擦学薄膜润滑理论边界润滑理论等的研究都深到纳米级，现代摩擦学与润滑学的研究正在向面与界面科学技术的方面发，都将促进该项研究的进步发展。

　　1黄文轩，韩长宁。润滑油与燃料添加剂手册峋。北京中国石化出版社，1994.

　　2王汝霖。润滑剂摩擦化学况。北京中国石化出版社，1994.

　　I3肖军，洪广言，于德才，等。超微粒子的制备及性质研究化学学报，1994，52784 4巩雄永纳米材料及其光学特性化学杨汉民纳米润泔材料在润滑泊中的，用研宄3明51巩雄，杨宏旁。纳米晶体材料研究进展。1.化61陈爽，刘维民。面修饰巧5纳米撤粒的合成及其抗磨性摩擦学学报，1997，7336m张平余薛群基张治军等你纳米微粒⑴膜的摩擦学性能研究。1.摩擦学学报，996，8梁起，张治军，薛群基，1204，纳米微粒的摩擦学性能化学通报，999，6你52.