含纳米CaCO_3_Cu混合物添加剂润滑油的研究

第23卷　第4期摩擦学学报V o l23,　N o4 2003年7月TRIBOLOGY July,2003纳米颗粒及其在润滑油脂中的应用刘维民(中国科学院兰州化学物理研究所固体润滑国家重点实验室,甘肃兰州　730000)摘要:纳米材料科学与技术的发展有力地推动了新型先进润滑材料与技术的发展,与之相适应,无机纳米颗粒作为润滑油脂抗磨损添加剂的研究受到了广泛关注.业已发现,某些纳米硫化物、纳米氧化物、纳米稀土化合物及纳米软金属均具有良好抗磨损作用,这同纳米颗粒在磨损表面的沉积及其在一定程度上对磨损表面的“修复”作用密切相关;利用有机-无机复合技术在纳米颗粒表面引入有机修饰分子,可有效地抑制纳米颗粒的团聚,从而提高纳米颗粒在润滑油中的分散稳定性;而纳米润滑添加剂实现工业化应用的关键在于规模化制备技术开发成功及生产成本的大幅度降低.关键词:纳米颗粒;润滑油脂添加剂;抗磨损性能中图分类号:T H117.3文献标识码:A文章编号:1004-0595(2003)04-0265-03 纳米材料指几何尺寸达到纳米尺度并具有特殊性能的材料,其主要类型包括零维纳米颗粒与粉体、一维纳米碳管和纳米线、二维纳米薄膜及三维纳米晶块体材料等.纳米材料结构的特殊性(如大的比表面、小尺寸效应、界面效应、量子效应和量子隧道效应)赋予了其不同于传统材料的各种独特性能,其中尤以特异的电学、热学、磁学、光学及力学性能等最为引人注目,具有重要的应用和开发价值.而纳米材料的摩擦学应用同样立足于其独特的性能[1,2].润滑油脂的服役行为在很大程度上取决于润滑添加剂的性能.毋庸讳言,传统润滑油脂依然占据着当今润滑油脂市场的主导地位,但其在高承载能力及环境友好等方面的应用局限性不容忽视.正因为如此,新型润滑油脂的研究开发受到了国内外摩擦学家和润滑油品研制开发人员的广泛关注,其中纳米颗粒材料作为润滑油添加剂的研究更成为国内外关注的焦点之一.我国在该领域的研究工作得到了863计划和国家自然科学基金的大力支持,同时得到了中国科学院等相关研究院所和中国石油天然气股份公司等特大型相关企业的有力支持,取得了长足进展;目前,几种具有代表性的产品业已获得初步应用推广.1　研究进展事实上,某些润滑油清净添加剂的碱性组分中往往含有大量的纳米尺度组分如纳米碳酸钙等,而摩擦学科研人员早在20世纪80年代即已注意到该组分的抗磨损作用.毫无疑问,用作润滑油添加剂的固体颗粒材料必须满足润滑油的有关标准,如其粒径必须小于0.5 m、必须可以长期稳定溶解或分散于润滑油中等.一般而言,无机纳米颗粒难以长期稳定分散于润滑油中,这限制了其在润滑油中的应用.为了克服这一缺陷,可以采用长链有机化合物对无机纳米颗粒进行表面修饰,使得无机纳米颗粒表面经化学键合形成有机化合物包覆层,从而通过加强其亲油性而提高其在有机溶剂及基础油中的分散稳定性,为其作为润滑油添加剂奠定基础.业已受到研究者关注的可用于无机纳米颗粒表面修饰的有机化合物主要包括有机酸、有机胺、有机硫磷酸、聚异丁烯丁二酰亚胺等.其中含硫-磷-氮有机化合物修饰的纳米颗粒作为润滑油添加剂通常表现出更好的抗磨性能和更高的承载能力[3～8],而有机酸修饰的纳米颗粒作为润滑油添加剂通常具有环境友好特性[9～12].Zhang等[1]早在近10年前即尝试将有机硫磷酸修饰的M oS2纳米颗粒用作润滑油抗磨添加剂,并发现经有机硫磷酸修饰的M oS2纳米颗粒在液体石蜡中的分散稳定性显著提高,具有明显的减摩、抗磨和极压承载作用.此后,一系列有机物修饰的无机纳米润滑油添加剂,包括氧化物如T iO2[2,9～11]、PbO[12],稀土化合物如LaF3[3～5],软金属如Cu[10]、硫属化合基金项目:国家自然科学基金资助重点项目(50235030);国家863计划资助项目(2002AA302607).收稿日期:2003-03-26;修回日期:2003-05-10/联系人刘维民,e-mail:w mliu@.作者简介:刘维民,男,1962年生,博士,研究员,博士生导师,目前主要从事材料摩擦学和材料化学研究.物如ZnS等[6～8,14～18]相继研制成功.应当指出,目前纳米有机-无机复合润滑添加剂尚未达到低成本、规模化生产,因而离实际应用尚有一定距离.此外,中国科学院兰州化学物理研究所固体润滑国家重点实验室近年来的研究表明,并非各种纳米颗粒皆具有润滑和抗磨作用,而纳米颗粒在含复合添加剂的调制油中的抗磨作用易被其它添加剂掩盖甚至减弱.一般而言,纳米颗粒的粒度对润滑和抗磨性能具有重要影响.初步研究表明,粒径为15nm的Cu纳米颗粒在润滑油中的抗磨效果优于粒径为40nm的Cu 纳米颗粒.据此可以初步推测,粒径较小的纳米颗粒作为润滑油添加剂在金属磨损表面的沉积及其对磨损表面的修复能力更强.而针对纳米颗粒形状同其润滑效果相关性的研究至今尚未见报道,针对化合物性质、类型与抗磨损性能的关系的研究亦亟待深入.针对纳米颗粒的润滑抗磨机制,人们提出了纳米颗粒在摩擦力作用下的微滚动及在磨损表面形成沉积润滑膜这2种主要观点;此外亦有人提出了纳米颗粒在摩擦力作用下渗入材料晶格内部从而起到强化作用的观点.基于纳米颗粒的低熔点和高化学活性,作者认为沉积成膜可能性最大.尺寸很小的纳米颗粒在压应力作用下将优先沉积于磨损表面微观缺陷区域,从而对磨损表面起到某种修复作用,进而起到良好的减摩和抗磨作用;由于新鲜磨损表面和纳米颗粒的化学活性均较高,可以预期所产生的沉积薄膜同磨损表面的结合强度较高,这也有利于更好地发挥纳米颗粒的减摩抗磨作用.由于纳米材料本征特性的不同,不同的无机纳米颗粒作为润滑油添加剂表现出不同的润滑、抗磨及承载作用.应该强调的是,由于超薄润滑膜原位分析表征手段的欠缺,上述关于纳米润滑添加剂抗磨作用机理的不同观点均缺乏直接的实验证据.此外,尽管某些无机纳米颗粒如氧化物、稀土化合物、硫化物、软金属等在润滑油中的分散稳定性不佳,但其在润滑脂中的应用不容忽视.作者预期,将纳米颗粒引入传统润滑脂完全有可能研制出具有优良抗磨损性能和高承载能力的润滑脂新产品.从环境保护的角度而言,纳米颗粒作为润滑油脂添加剂具有环境友好的特性.这一方面是由于其在润滑油脂中的用量很小,另一方面更是因为有机-无机复合纳米颗粒添加剂中由C、H、O组成的有机修饰剂分子对环境潜在的负面影响极小.应当注意的是,润滑油除了起到润滑、抗磨损、提高承载能力等作用外,还可起到传递摩擦热和冷却摩擦副的作用.因此,单纯强调纳米颗粒润滑添加剂的无油减摩和抗磨作用并无实际意义.从这一角度而言,研制开发具有特异减摩、抗磨和极压承载作用的复合纳米润滑材料可能是实用和可行的选择之一.2　研究发展重点和趋势软金属、氧化物、稀土化合物、硫化物纳米颗粒作为润滑油脂添加剂极具发展潜力,而其低成本、规模化制备技术的开发成功是其实现大规模工业应用的首要条件.从发展趋势来看,应当注意深入系统地研究纳米颗粒组成、粒径、修饰剂成分等对润滑剂性能的影响,探讨抗磨或“自修复”机制,以指导纳米润滑添加剂的研究开发.同时还应设计和发展具有良好抗磨性能、高承载能力、对磨损表面具有一定磨损修复功能、对环境无污染或少污染的新型纳米润滑油脂添加剂,以满足高科技应用需要.3　结束语通过化学修饰方法制备的在润滑油中具有良好分散性的纳米颗粒作为润滑油添加剂通常具有良好的抗磨性能,优异的极压性能和一定的减摩性能.这主要是由于在摩擦过程中形成了纳米颗粒沉积膜以及由润滑剂活性元素同金属摩擦副表面相互作用生成的摩擦化学反应膜,二者组成复合边界润滑膜,从而有效地提高润滑剂的摩擦学性能.今后应该重点加强环境友好、具有良好抗磨性能、高承载能力、对磨损表面具有修复功能的新型多功能纳米润滑添加剂的研究,同时加强纳米润滑材料的制备和表征技术以及结构同性能的关系研究.参考文献:[1]Zhang Zh ijun,Zh ang J un,Xu e Qunji.T he synthesis andchar acterization of molybdenum dis ulfide nanoclu ster[J].JPhys ical Chemistry,1994,99:12973-12977.[2]Xu e Qunji,Liu Weimin,Zh ang Zhijun.Friction and w earproperties of a s urface-modified TiO2nan op article as an additivein liquid paraffin[J].Wear,1997,213:29-32.[3]　Zh ou J ingfang,W u Zhis hen,Zhang Zhijun,et al.Study on anantiwear and extreme p res sure add itive of surface coated LaF3nanoparticles in liquid paraffin[J].W ear,2001,249:333-337.[4]Zhan g Zefu,Liu Weimin,Xue Qunji.T he effect of LaF3nanocluster modified w ith s uccinimide on th e lubricatingperform ance of liquid p araffin for steel-on-s teel sys tem[J].T ribology International,2001,34:83-88.[5]Zhang Zefu,Liu W eim in,Xue Qunji.S tudy on lubricatingmechanisms of La(OH)3nanocluster modified b y compound266摩　擦　学　学　报第23卷containin g nitrogen in liquid paraffin [J ].W ear ,1998,218:139-144.[6]　Chen Sh uang ,Liu W eimin.Preparation of DDP-coated PbSnanopar ticles an d investigation of the antiw ear ability of th e prepared nan op articles as additive in liquid paraffin [J ].W ear ,1998,218:153-158.[7]　Chen S huang,Liu Weimin.Preparation and characteriz ation ofsurface-coated Zn S nanoparticles [J ].Langmu ir,1999,15:8100-8104.[8]C hen Shu ang ,Liu W eim in .Study on the stru cture of PbS n anoparticles coated w ith dialkyldith ioph osphate [J ].J M ater Res ,1999,14:2147-2151.[9]　Gao Yon gjian ,Zhang Zhijun,Xue Qun ji,et al .Study on th efriction and w ear pr op erties of GCr15s teel un der lubrication of w ater containing oleic acid -modified T iO 2n anoparticle [J ].Tr ibology ,2000,20(1):22-25.[10]Sun Rong,Li M ingjing,Gao Yongjian,et al .Study on th e cutting proper ties of w ater-based em ulsified liquid containing OA-T iO 2nan op articles and tea saponins [J ].Tr ibology,2002,22(4):254-257.[11]Zh aoYan bao ,Zhou Jingfang ,Zhang Zhijun ,et al .Effect of oleate/PS /TiO 2com posite nanosph eres as additive on th e an tiw ear and extrem e properties of liquid paraffin [J ].Tribology,2001,21(1):73-75.[12]　C hen Shuang,L iu Weimin,Ou Zhongw en,e t al .Tribologicalbeh avior of oleic acid coated PbO nanoparticles as additive [J ].Trib ology,2001,21(5):344-47.[13]　Zh ou J ingfang ,Zhang Zhijun,W ang Xiaobo,et al .Investigationof the tribolog ical beh avior of oil-s oluble Cu nan oparticles as additive in liquid paraffin [J ].T ribology ,2000,20(2):123-126.[14]　Liu Weimin ,Chen Shu ang.An inves tig ation of the tribologicalbehaviour of surface-modified ZnS nanoparticles in liquid paraffin[J].Wear ,2000,238:120-124.[15]Chen Sh uang ,Liu W eim in .Character ization and an tiw ear ability of non -coated ZnS nanoparticles and DDP -coated ZnS nanoparticles [J].M aterials Research Bulletin ,2001,36:137-143.[16]　Xu Bins hi,Ou Zhongw en ,Liu Weimin.In -s itu s ynthes is andtribolog ical behavior of nanom eter ZnS [J ].Tribology ,2002,22(4Z ):12-15.[17]　Su n L ei,Zhang Zh ijun,W an g Zhih ua,e t al .Preparation andtribological performan ce of cupric sulfide polyaniline composite nanoparticles as additive in liquid paraffin[J ].T ribology,2002,22(4Z):31-33.[18]　Liu Weimin ,Zhang Zefu ,Chen Shuang ,e t al .T he research andapplication of colloid as lubricants[J].J Dispersion Science and T ech nology,2000,21:469-490.Application of Nanoparticles in LubricantsLIU Wei-min(S tate K ey L abor atory of S olid L ubr ication ,L anz hou I nstitute of Chemical P h y s ics ,Chinese A cademy of S ciences ,L anz hou 730000,China )Abstract :Nanom aterials have g reat potential as lubricating materials o r for dev elo pment of advanced lubrication technolo gy.Recently ,nanoparticles as oil additives have gained more and mo re attention for purpose of reducing friction and w ear.It has been fo und that v ar io us inorg anic nanoparticles such as sulfides,ox ides ,rare ear th fluorides ,and copper as oil additives are capable o f consider ably reducing wear and increasing load-car rying capacity.T his could be attributed to the formation o f a boundary film com posed of the deposited nano particles and the tribochem ical reaction pro ducts o f the activ e elements in the lubricants w ith the lubricated m etal surfaces ,w hich has been testified by the analysis o f the w o rn surface w ith of X -ray photoelectro n spectroscopy and scanning electron m icrosco py .The inorg anic nanoparticles as lubricating o il additives are also capable of healing the w or n metal surfaces,ow ing to its strong activ ity and interaction there w ith.How ev er ,further w ork is needed to decrease the cost of nanoparticles by realizing large-scale pr oduction ,before they find w ide industrial application .It is thus sug gested to fo cus on the study of nov el metho dolo gy fo r the pr eparatio n of nanom aterials and on the development of novel multifunctional and enviro nm entally friendly nanoparticles as lubricating oil and g rease additives.Key words :nanoparticles ;lubr icating oil and grease additive ;antiw ear ability Author :LIU Wei -m in ,male ,bo rn in 1962,Ph .D .,Research Professor ,e -mail :w mliu @ns .lzb .ac .cn .267第4期刘维民:　纳米颗粒及其在润滑油脂中的应用。

纳米金属粉末在润滑油中的应用将超细金属粉末（如纳米铜、纳米镍及其合金等）以适当方式加入润滑油中，可得到一种性能优异的新型润滑油。

摩擦学实验表明，当铜粉的粒径大于100nm时，它是一种磨料，但当其粒径小于50nm时，可较大幅度提高润滑油的最大无卡咬负荷。

复朗施纳米科技利用国际领先的技术制备的高纯度50nm金属铜粉，使纳米铜粉的这种性能使之在润滑油中具有重要的用途，国内科研机构通过对纳米铜粉的表面进行改性，克服了纳米铜粉在润滑油中的自憎现象，能均匀、稳定地分散在润滑油中并可防止纳米铜粉的二次积聚和沉淀，成功开发了纳米铜润滑油添加剂。

将这种添加剂添加到汽车发动机润滑油中，可明显减小发动机的启动电流并明显增大压力。

发动机使用这种添加剂一段时间后，缸套和活塞环上便形成一层保护膜，一旦润滑油系统发生故障，汽车还能安全行使一段时间。

纳米金属粉末在电子领域中的应用随着金属粉末粒径的急剧减小，其物理性能会发生很大万方化。

如金的常规熔点为1064度，当颗粒减小到10nm时,则降低27度，2nm尺寸金的熔点仅约327度；银的常规熔点为670度，而超微银颗粒的熔点可低于100度。

因此用纳米粉末制成的导电浆料，可以显著降低陶瓷的烧结温度，能大大提高芯片的可靠性和成品率，降低生产成本。

如超细银粉制成的导电浆料可以进行低温烧结，这种情况下元件的基片可不必采用耐高温的陶瓷材料，甚至可用塑料。

纳米导电浆料可广泛应用于微电子工业中的布线、封装、连接等，对微电子器件的小型化起着重要的作用。

纳米金属粉末在磁性材料领域中的应用纳米金属粉末广泛应用于制造纳米磁记录材料、磁性液体、纳米磁性颗粒膜材料等，如用纳米钴、纳米铁、纳米镍等磁性金属粉末制备的磁性液体，可应用于旋转密封、阻尼器件、磁性液体印刷、选矿分离、精密研磨和抛光、磁性药物、磁性液体刹车等。

但这种技术对纳米粉末质量要求较高，目前纯度有保证的制备方法是电爆法制备的金属粉，这种方法制备的金属粉力度均匀，纯度高，且稳定性好，对于纳米金属粉末在磁性材料领域中的应用起到了锦上添花的作用。

环保型润滑油纳米添加剂的摩擦学行为
李海涛;刘万辉;鲍爱莲
【期刊名称】《中国材料科技与设备》
【年(卷),期】2008(005)003
【摘要】本文从环保的角度，选择并制备两种纳米材料（CaCO3、Cu粉），作为润滑油抗磨、减摩的添加剂。

介绍了两种纳米材料的水热法制备工艺，并进行了X射线衍射分析。

将其通过超声波分散后，加入到20#润滑油中，利用MMS-2B 摩擦磨损试验机进行摩擦学试验，测定合纳米粒子的润滑油的摩擦学性能。

结果表明：可以采用水热法制备出高纯度的纳米级CaCO3粉、Cu粉；合纳米粒子的润滑油具有良好的抗磨减摩性能，滑动摩擦距离为400m时，其相对磨损量仅为0．13，摩擦系数为0．088。

【总页数】2页(P47-48)
【作者】李海涛;刘万辉;鲍爱莲
【作者单位】黑龙江科技学院材料科学与工程学院,黑龙江哈尔滨150027
【正文语种】中文
【中图分类】TH117
【相关文献】
1.“万灵霸”润滑油添加剂的摩擦学行为 [J], 曾昭翔;董玲巧
2.1,3-丙二胺改性纳米金刚石在润滑油中的摩擦学行为 [J], 柯刚;浣石;黄风雷
3.添加纳米磁性微粒的润滑油摩擦学行为研究 [J], 冯雪君;杨志伊
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
5.Ni、Y复合石墨烯作为润滑油添加剂对GCr15钢摩擦学行为的影响 [J], 师晶;赵润强;王琬瑢;徐颖强
因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。

纳米CaCO3、Cu混合物润滑油添加剂的摩擦学性能
顾卓明;顾彩香
【期刊名称】《润滑与密封》
【年(卷),期】2006(000)007
【摘要】采用纳米碳酸钙、纳米铜粒子混合物作为润滑油添加剂,利用四球摩擦磨损试验机考察了含纳米碳酸钙、纳米铜粒子添加剂的润滑油的摩擦学性能;用扫描电子显微镜(SEM)考察了磨痕表面的形貌;用原子力显微镜和扫描电子显微镜(SEM)观察分析了在磨损表面纳米粒子的形态与分布.研究结果表明,纳米碳酸钙、纳米铜的混合粒子的总添加量为0.6%,质量比为1:1时,润滑油具有最佳的摩擦学性能;润滑油中纳米碳酸钙、纳米铜混合物粒子添加剂的优良摩擦学性能与纳米粒子在表面存在形态相关.
【总页数】4页(P94-96,99)
【作者】顾卓明;顾彩香
【作者单位】上海海事大学商船学院,上海,200135;上海海事大学商船学院,上海,200135
【正文语种】中文
【中图分类】TH11
【相关文献】
1.含纳米CaCO3,Cu混合物添加剂润滑油的研究 [J], 顾卓明;顾彩香;范少卿
2.油溶性纳米Cu作为润滑油添加剂在钢-铜摩擦体系中的摩擦学性能 [J], 伏喜胜;
张明;王晓波;刘维民;薛群基
3.纳米二氧化铈与蛇纹石混合物作为润滑油添加剂的摩擦学性能研究 [J], 方勋;严志军;闫学良;刘东妮;张宇
4.含纳米CeO_2，Cu混合物添加剂润滑油摩擦学性能研究 [J], 顾卓明;顾彩香;Saw Thandar Shwe
5.纳米Cu-La_2O_3-Ce_2O_3粒子添加剂润滑油摩擦性能研究 [J], 田晓禹;顾彩香;朱冠军;李伟;吉桂军;丁树丹;于阳;熊凯
因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。

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。

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。

纳米铜作为N32润滑油添加剂的摩擦学性能研究的报告，600
字
本报告旨在研究纳米铜作为N32润滑油添加剂的摩擦学性能。

在这项研究中，我们采用质量分数测量润滑油的各种属性的变化，并将纳米铜作为添加剂添加到润滑油中，以便更好地了解它的摩擦学特性。

我们首先以一种标准流体进行排放，然后添加纳米铜作为添加剂，测试N32润滑油的摩擦系数在不同添加剂百分比下的变
化情况。

在测试中，我们发现当纳米铜添加量升高时，摩擦系数会明显降低。

此外，随着添加剂的增加，N32润滑油的温度也有所下降。

因此，添加纳米铜可以改善润滑油的高温性能，使摩擦系数下降，从而降低摩擦和磨损，提高机械性能。

本研究揭示了纳米铜作为N32润滑油添加剂的摩擦学性能，
同时也提供了一种新型润滑材料，可以用于更高效率、更安全的润滑机械性能。

此外，研究结果还为进一步优化润滑油添加剂的研究提供了参考基础。

纳米颗粒添加剂在润滑油中的应用黄昆(广西大学材料科学与工程学院材卓121)摘要：纳米材料科学的发展推动了纳米润滑技术的发展，纳米级材料作为润滑油添加剂的研究已受到广泛关注。

已经发现的纳米金属、纳米氧化物、纳米硫化物、碳纳米管、富勒烯、金刚石以及纳米磁性颗粒等都能使润滑油的润滑性能大幅提高。

该文综述了各种纳米颗粒润滑油添加剂的摩擦学性能，探究了它们的润滑机理。

基于大量的实验研究结果比较了他们性能的优劣，提出纳米磁性颗粒作润滑油添加剂有其它材料不可比拟的优势，指出如何提高添加剂的分散稳定性是提高润滑油润滑性能的关键问题。

关键词：纳米颗粒；添加剂；润滑油The Application of Nano—Particle Additives in Lubricating OilHuangkun( Zhuo 121 Guangxi university of materials science and engineering materials) Abstract:The development of nanomaterials science to promote the development of the nanometer lubricating technology, nanoscale materials as lubricating oil additives research has attracted much attention. Have found that the nanometer metal, nanometer oxide, nanometer sulfide, carbon nanotubes and fullerene, diamond and nanometer magnetic particles can make lubricating oil lubrication performance is greatly increased. This paper summarizes the tribological performance of various nanoparticles lubricating oil additive, explores their lubrication mechanism. Based on lots of experimental results compared their advantages and disadvantages, the performance of magnetic nanoparticles as lubricating oil additive has other materials incomparable advantages, points out how to improve the dispersion stability of additive is a key problem to improve the performance of lubricating oil.keywords：Nanoparticles；additive；Lubricating oil1概述表面磨损是机械零件失效的主要形式，因此摩擦磨损和润滑理论是机械学的重要课题。

纳米碳酸钙作为液压油添加剂的摩擦学性能丁元生;金磊;隋娜;翟旭【摘要】纳米碳酸钙是一种重要的工业原料,用途广泛.它作为一种生活中常见易得的化合物,所以碳酸钙作为液压油的添加剂具有十分广泛的研究意义.为了研究纳米碳酸钙颗粒作为润滑油添加剂的润滑摩擦学性能,充分发挥其抗磨减摩效果,采用CFT-1型材料性能测试仪对比研究了不同载荷下不同含量的纳米碳酸钙粒子作为液压油添加剂的摩擦学性能.数据3,不同含量的纳米碳酸钙作为液压油添加剂的抗磨减摩性能不同.重载荷下的数据比较稳定.纳米碳酸钙在一定程度上可以提高液压油的抗磨减摩性能,这是由于在磨痕表面形成了一层保护膜,起到了良好的抗磨减震效果.【期刊名称】《吉林化工学院学报》【年(卷),期】2017(034)011【总页数】7页(P18-24)【关键词】纳米颗粒;碳酸钙;抗磨减摩;添加剂【作者】丁元生;金磊;隋娜;翟旭【作者单位】吉林化工学院化学与制药工程学院,吉林吉林 132022;吉林石化公司炼油厂,吉林吉林 132022;吉林石化公司炼油厂,吉林吉林 132022;吉林化工学院化学与制药工程学院,吉林吉林 132022【正文语种】中文【中图分类】O69近年来,人们通过对纳米材料摩擦学性能的研究发现，纳米材料在摩擦学方面具有特殊的抗磨减摩擦能力，可以用作新型润滑油添加剂.它们在摩擦表面主要以纳米膜形式存在，具有良好的减摩润滑性能.纳米润滑添加剂是利用纳米颗粒的体积效应、表面效应等效应，将纳米颗粒通过分散剂的作用或者借助强力搅拌、超声分散等方式，均匀分散于基础油或成品油中而形成的悬浮体系.研究表明：由于受到纳米粒子本身所具有的一系列优良的性能的影响，导致其作为润滑油添加剂的性能与润滑油添加剂有很大差异，一方面，纳米颗粒能够充分发挥传统润滑油添加剂的优点，可以显著改善润滑油产品的减摩和抗摩效果；另一方面，纳米颗粒还具备许多不同于固体润滑材料和流体润滑的优点，不仅可以解决在摩擦过程中由于各种因素如接触点温度迅速上升等造成的一系列难题，如摩擦磨损加剧、金属表面直接接触、摩擦面粘合等[1-6].本文采用CFT-1 型材料性能测试仪,对纳米碳酸钙粒子作为液压油添加剂的抗磨减摩性能进行了分析和研究，探讨其抗磨减摩机理[7-8].1.1 试剂与仪器实验药品：氯化钙(分析纯)，辽宁沈阳医药股份公司；无水碳酸钠(分析纯)，天津市化学试剂一厂，基础油，天津圣益润滑油有限公司.实验仪器：场发射透射电子显微镜(FETEM)JEM-2100F，日本电子株式会社；SU8020 型扫描电子显微镜(SEM)，日立高新技术公司；X-射线衍射仪(XRD)miniFlex 600，日本理学公司；金相显微镜YYJ-800E,上海仪圆光学仪器有限公司；CFT -1型材料性能测试仪，兰州中科凯华科技开发有限公司.1.2 实验过程1.2.1 碳酸钙制备过程配制0.1 mol/L的CaCl2溶液和0.1 mol/L的Na2CO3溶液各100 mL,将100 mL CaCl2溶液放在20 ℃恒温水浴锅中搅拌0.5 h,0.5 h后在搅拌下快速加入100mL NaCO3溶液.然后进行抽滤，最后放在干燥箱中进行烘干制得方解石碳酸钙[9].1.2.2 基础油与添加剂本实验采用的添加剂是通过0.1 mol/L的CaCl2溶液在20 ℃水浴下搅拌30 min，上述CaCl2溶液在搅拌条件下快速倾倒0.1 mol/L的NaCO3溶液制得.此种方法制得的碳酸钙是方解石结构.将无定形碳酸钙加入到基础油中后置于KQ5200DE型超声波振荡器中超声振荡10～20 min以使纳米碳酸钙粒子充分分散;然后将油品放在H97-A恒温磁力搅拌器中搅拌2 h左右,温度控制在25 ℃,配制出稳定且均匀分散的纳米碳酸钙粒子的润滑油.本研究中共配制了7种待测油品,其中一种为不加纳米粒子的基础油,而另外6种是纳米碳酸钙粒子加到基础油中,其重量百分比分别为0.1%、0.3%、0.5%、0.7%、0.9%、1.0%.1.2.3 摩擦磨损实验往复摩擦试验机为 CFT-1型材料表面性能测试仪，在摩擦试验机上进行往复式摩擦试验，试验时摩擦速率为41.7 mm/s,往复长度5 mm,电机转速500 r，摩擦载荷分别选用 30、60、90、120 N，摩擦时间40 min.试验中采用试验机所配的传感器测定摩擦系数.以上各试验试验结果取平均值.试验后的试样用丙酮清洗干净，采用金相显微镜，观察磨痕表面.2.1 碳酸钙纳米粒子表征从图1(a)的扫描电子显微镜图片我们可以看出，纳米碳酸钙颗粒较为规则，呈方块状形貌，且粒径分布均匀，约为50～100 nm.从图1(b)场发射透射电子显微镜图片可以看出，所制备的纳米碳酸钙粉体为单晶结构.图2显示了所制备方块状纳米碳酸钙粒子的晶体结构和晶相组成.对照碳酸钙的衍射谱图中3种晶型的标准X衍射谱线(JCPDS：05-0586)的有关数据，可以看出，谱图中晶面(012)、(014)、(110)、(113)、(202)、(018)、(116)、(122)、(214)、(300)均可指标化为方解石晶型，具有典型的斜方六面体结构.同时图谱中无明显杂质峰出现，说明制得产物具有相当高的纯度.2.2 含纳米碳酸钙润滑油的摩擦学性能由表1可以看出：当载荷为30N时，纯液压油润滑时的摩擦系数为0.146，当液压油中碳酸钙质量分数为0.1%、0.3%、0.5%、0.7%、0.9%、5.0%时，摩擦系数分别为0.092、0.125、0.139、0.095、0.116、0.120，相对于纯液压油润滑下的摩擦系数均有所降低，分别降低了37.0%、14.4%、4.8%、34.9%、20.5%、17.8%.由此可看出对于30N载荷来说纳米碳酸钙在一定程度上可以提高液压油的抗磨减摩性能.当载荷为60N时，纯液压油润滑时的摩擦系数为0.139，当液压油中碳酸钙质量分数为0.1%、0.3%、0.5%、0.7%、0.9%和5.0%时，摩擦系数分别为0.087、0.137、0.090、0.092、0.101、0.099相对于纯液压油润滑下的摩擦系数均有所降低，分别降低了37.4%、1.4%、25.3%、33.8%、27.3%、28.8%.当载荷为90 N时，纯液压油润滑时的摩擦系数为0.127，当液压油中碳酸钙质量分数为0.1%、0.3%、0.5%、0.7%、0.9%、5.0%时，摩擦系数分别为0.087、0.089、0.083、0.086、0.096、0.095，相对于纯液压油润滑时摩擦系数都有所降低，分别降低了31.5%、30.0%、34.6%、32.3%、24.4%、25.2%.当载荷为120 N时，纯液压油润滑时的摩擦系数为0.123，当液压油中碳酸钙质量分数为0.1%、0.3%、0.5%、0.7%、0.9%、5.0%时，摩擦系数分别为0.090、0.091、0.097、0.107、0.098、0.101，相对于纯液压油润滑时摩擦系数都有所降低，分别降低了26.8%、26.0%、21.0%、13.0%、20.3%、17.9%.由表2发现当载荷为30 N，60 N小载荷时，数据波动较大，当载荷为60 N的时，相对于空白油而言，碳酸钙质量分数0.1%时摩擦系数降低37.0%，碳酸钙质量分数0.5%时摩擦系数降低4.8%；当载荷为30 N的时，相对于空白油而言，碳酸钙质量分数0.1%时摩擦系数降低37.4%，碳酸钙质量分数0.3%时摩擦系数降低1.4%，可以看出虽然当载荷为30 N，60 N时摩擦系数相对于空白油时均有降低，但数据波动范围较大.当载荷为90 N,120 N大载荷时，整体数据平缓，且相对于纯液压油时均有所降低.由此可以看出在纯液压油中添加一定比例的纳米碳酸钙颗粒可起到减摩作用，只是在不同载荷下，不同的碳酸钙添加量其效果有所不同，载荷越大，不同质量分数的润滑油的摩擦系数波动范围越小.当碳酸钙质量分数为0.1%时，不同载荷下的摩擦系数相差不大.且当碳酸钙质量分数为0.1%时摩擦系数最小.2.3 摩擦表面形貌及分析图3为当不同载荷时，纯液压油在45#钢板摩擦表面的40倍金相显微照片.由图3(a)可以看出由于载荷较小的原因，钢板表面并没有大量犁沟出现，只有部分金属剥落现象；由图3(b)可以看出空白油有磨痕出现但没有明显的金属剥落现象；由图3(c)可以看出空白油磨痕加深且有金属剥落现象；由图3(d)可以看出空白油表面有明显金属剥落现象.图4为当摩擦载荷为30 N时，不同质量分数纳米碳酸钙润滑油在45#钢板摩擦表面的40倍金相显微照片.由图4可以看出由于载荷较小的原因，钢板表面并没有大量犁沟出现，只有部分金属剥落现象，质量分数为0.1%和0.3%时金属剥落较少，抗磨减摩效果最明显.图5是当载荷为60 N时，不同质量分数纳米碳酸钙润滑油在45#钢板摩擦表面的40倍金相显微照片.由图3(b)可以看出空白油有磨痕出现但没有明显的金属剥落现象，0.1%时金属表面较为光滑，而其他照片中或多或少有剥落现象，说明在60 N 载荷下碳酸钙质量分数为0.1%时抗磨减摩效果最好.图6是当载荷为90 N时，不同质量分数纳米碳酸钙润滑油在钢板表面的磨损情况.由图3(c)可以看出空白油有磨痕加深且有金属剥落现象，而加了纳米碳酸钙的金属板表面仅有磨痕或有少量金属剥落现象.通过对比发现当质量分数为0.7%和0.9%时表面最为平整.说明在此两个质量分数下抗磨减摩效果最好.图7为载荷120 N时不同质量分数纳米碳酸钙在钢板表面的磨痕.发现表面有较明显的金属剥落现象，含有纳米碳酸钙的表面相对光滑，基本没有金属剥落现象.通过对比发现当质量分数为0.5%时最为光滑，说明在载荷为120 N时，质量分数为0.5%时抗磨减摩效果最好.图6～7显示不同含量的碳酸钙添加剂混合物的摩擦学性能.显微镜显示碳酸钙的改善了钢的摩擦学性能.与无添加剂相比,含纳米碳酸钙的摩擦系数和磨痕分别下降了37%(0.15到0.095)和35%(344 μm到220 μm).随着碳酸钙的增加,润滑油的摩擦系数呈现下降的趋势.纳米碳酸钙的含量对减小摩擦和耐磨性的影响并不一致.过量纳米碳酸钙不利于改善耐磨性.这种现象可能是由于凝聚的纳米粒子对基础油润滑的干扰[10].分散的纳米碳酸钙颗粒较多或发生团聚.当纳米碳酸钙含量增加至一定程度(>0.7%,由图7推断出),集聚恶化足以扰乱的润滑.因此,磨痕增加.研究结果表明，不同含量的纳米碳酸钙作为液压油添加剂的抗磨减摩性能不同，重载荷下的数据比较稳定，纳米碳酸钙在一定程度上可以提高液压油的抗磨减摩性能，这是由于在磨痕表明形成了一层保护膜，起到了良好的抗磨减震效果.(1) 纳米碳酸钙在润滑油中能够起到减摩作用，在不同载荷下抗磨减摩性能最优的润滑油是质量分数为0.1%的纳米碳酸钙颗粒润滑油.(2) 大载荷时摩擦系数比较稳定且载荷越大减摩现象越明显，当质量分数为0.1%时，各个载荷的摩擦系数相差不大.【相关文献】[1] 王仁兵.纳米碳酸钙用作润滑油添加剂的摩擦性能和机理研究[J].大连海事大学报,2008,32(8):15-16.[2] 朱阳.纳米润滑油添加剂抗磨减摩性能研究[J].摩擦学报,2013,24(6):2-12.[3] 谢凤,李磊,杨士钊.纳米金属和纳米金属化合物润滑添加剂研究动态合成润滑材料[J].摩擦学报,2013,15(17):1-10.[4] 宋真玉,马亚乾，李南.纳米粒子添加剂在润滑油中的摩擦性能研究综述[J].山东交通学院学报,2013,21(1):79-81.[5] 徐建林,康昭,郭强等.纳米锑作为液压油添加剂的摩擦学性能的研究[J].材料科学与工艺,2013,21(1):25-29.[6] 陈爽,李楠,刘维民.DDP修饰PbO纳米微粒的摩擦学性能研究[J].吉林化工学院学报,2002,19(3):4-6.[7] 张克武.论液体内摩擦的机理与液体粘度方程[J].吉林化工学院学报，1988,5(3):26-31.[8] Kratschmer W，Fostiropoulos K.Fostiropoulos K.Solid C60:a new form ofcarbon[J].Nature.2008(13):121-126.[9] 顾卓明,顾彩香,陈志刚.含纳米碳酸钙、稀土粒子润滑油的摩擦学性能[J].润滑与密封,2005,172(6):10-11.[10] 冯学君,杨志伊.添加纳米磁性微粒的润滑油摩擦学行为研究[J].润滑与密封,2007,32(3):23-26.。

纳米氧化铈和铜粒子用作润滑油添加剂的摩擦学性能研究的开题报告一、选题背景与意义润滑油添加剂是汽车、机器等机械设备保养所必备的。

随着工业技术的不断发展和市场的不断变化，润滑剂性能提出了更高的要求，开发新型润滑添加剂已成为研究的热点。

纳米氧化铈和铜粒子是新型润滑添加剂的代表，其在提高润滑性能、减少摩擦磨损、防止腐蚀等方面具有潜在的应用前景。

因此，对纳米氧化铈和铜粒子用作润滑油添加剂的摩擦学性能进行研究具有重要的科研意义和应用前景。

二、研究内容本研究旨在探究纳米氧化铈和铜粒子用作润滑油添加剂的摩擦学性能和作用机理。

具体工作包括：1. 制备纳米氧化铈和铜粒子采用快速化学合成法合成纳米氧化铈和铜粒子，控制合成条件，得到高质量的样品。

2. 对摩擦学测试台进行搭建搭建摩擦学测试台，对添加不同浓度的纳米氧化铈和铜粒子的润滑油进行摩擦学性能测试，包括摩擦力、磨损量、摩擦学系数等。

3. 分析实验结果通过对实验结果的分析，探究纳米氧化铈和铜粒子对润滑油的摩擦学性能的影响，分析其作用机理，为进一步研究和应用提供理论支持。

三、研究计划本研究计划分为三个阶段：第一阶段：文献调研和合成纳米氧化铈和铜粒子（1个月）主要工作：1. 搜集相关文献，了解纳米氧化铈和铜粒子的制备方法和研究进展；2. 通过快速化学合成法制备纳米氧化铈和铜粒子，并对其进行表征。

第二阶段：搭建摩擦学测试台与实验（2个月）主要工作：1. 搭建摩擦学测试台，保证摩擦学测试的准确性和可重复性；2. 制备添加不同浓度纳米氧化铈和铜粒子的润滑油，进行摩擦学实验；3. 记录实验数据，分析和比较不同添加剂下润滑油的摩擦学性能。

第三阶段：分析实验结果，撰写论文（3个月）主要工作：1. 对实验结果进行分析，探究纳米氧化铈和铜粒子对润滑油的摩擦学性能的影响；2. 分析其作用机理；3. 撰写开题报告，准备论文初稿。

四、预期成果本研究预期成果如下：1. 制备出高质量的纳米氧化铈和铜粒子样品；2. 通过摩擦学试验，探究纳米氧化铈和铜粒子用作润滑油添加剂的摩擦学性能和作用机理；3. 发表1篇高水平学术论文。

【相同导师文献】导师：顾卓明导师单位：上海海运学院学位授予单位：上海海运学院
[1] 陆钧.船机铸铁零部件焊接中的技术问题研究[D]. 上海海事大学,2006
[2] 芮孟暧.高强度船体钢及其超细晶强化工艺研究[D]. 上海海事大学,2006
[3] 邵立.船舶柴油机环氧树脂垫片安装的理论计算和工艺研究[D]. 上海海事
大学,2006
[4] 林浩.高强度船体结构钢焊接性及其焊接裂纹的形成和预防的研究[D]. 上海海事大学,2006
[5] 王平宗.纳米铁、稀土复合粒子用作润滑油添加剂的摩擦学性能研究[D]. 上海海事大学,2005
[6] 范少卿.纳米碳酸钙、铜粒子组合物用作润滑油添加剂的摩擦学性能和机理研究[D]. 上海海事大学,2005
[7] 陈志刚.纳米碳酸钙、稀土粒子用作润滑油添加剂的摩擦学性能和机理研究
[D]. 上海海事大学,2004
[8] 王仁兵.纳米碳酸钙用作润滑油添加剂的摩擦学性能和机理研究[D]. 上海海运学院,2002
[9] 黄婉娟.耐磨复合镀层工艺及其性能研究[D]. 上海海运学院,2001
导师：顾彩香导师单位：上海海运学院学位授予单位：上海海运学院[1] 王平宗.纳米铁、稀土复合粒子用作润滑油添加剂的摩擦学性能研究[D]. 上海海事大学,2005
[2] 陈志刚.纳米碳酸钙、稀土粒子用作润滑油添加剂的摩擦学性能和机理研究
[D]. 上海海事大学,2004
[3] 王仁兵.纳米碳酸钙用作润滑油添加剂的摩擦学性能和机理研究[D]. 上海海运学院,2002。