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《铜极薄带微轧制纳米润滑下的摩擦学特性研究》篇一摘要：本文旨在研究铜极薄带在微轧制过程中，结合纳米润滑剂应用的摩擦学特性。
通过实验与理论分析相结合的方法，探讨了微轧制工艺对铜极薄带表面形貌的影响，以及纳米润滑剂在改善摩擦性能方面的作用机制。
本文的研究结果对于提高铜极薄带的耐磨性能、延长其使用寿命具有重要指导意义。
一、引言随着现代工业的快速发展，对材料性能的要求日益提高。
铜极薄带作为一种重要的工程材料，其摩擦学特性直接关系到设备的运行效率和寿命。
微轧制技术作为一种先进的金属加工方法，能够显著改善材料的表面性能。
而纳米润滑剂的应用，则能在一定程度上提高材料的耐磨性能。
因此，研究铜极薄带在微轧制过程中结合纳米润滑剂的摩擦学特性，具有重要的理论价值和实践意义。
二、实验材料与方法1. 实验材料实验选用高纯度铜极薄带作为研究对象，采用微轧制技术对其进行处理。
同时，选择一种典型的纳米润滑剂作为添加剂。
2. 实验方法（1）制备：采用微轧制工艺对铜极薄带进行处理，制备出不同轧制程度的样品。
（2）润滑剂添加：将纳米润滑剂添加到轧制液中，对轧制过程中的铜极薄带进行润滑。
（3）性能测试：通过摩擦磨损试验机测试样品的摩擦学性能，并利用扫描电子显微镜（SEM）观察样品表面形貌。
三、微轧制对铜极薄带表面形貌的影响微轧制过程中，随着轧制程度的增加，铜极薄带的表面形貌发生显著变化。
轧制初期，表面粗糙度降低，形成较为光滑的表面；随着轧制程度的进一步加深，表面出现细微的晶粒结构和均匀的纹理。
这些变化有助于提高材料的抗磨损性能和摩擦稳定性。
四、纳米润滑剂的作用机制纳米润滑剂通过填充材料表面的微小空隙和裂纹，形成一层致密的润滑膜，有效减少摩擦界面间的直接接触，从而降低摩擦系数和磨损率。
此外，纳米粒子的小尺寸效应和表面效应能显著增强材料的耐磨性能，提高其使用寿命。
五、实验结果与分析1. 摩擦系数与磨损率实验结果显示，经过微轧制和纳米润滑剂处理的铜极薄带，其摩擦系数和磨损率均有所降低。
不同形态纳米铜粉的摩擦学性能研究的开题报告摩擦学性能是指材料在受力摩擦环境下的耐磨、抗疲劳和摩擦系数等性能。
纳米铜粉是一种重要的无机纳米材料，具有高比表面积、低烧结温度、良好的电导性和热导性等优异性能，因此在摩擦学领域中具有广泛的应用前景。
目前研究纳米铜粉在摩擦学性能方面主要集中于其力学性能的研究，如硬度、强度和韧性等参数的测定。
但是，不同形态的纳米铜粉（如球形、片状和纤维状）对摩擦学性能的影响尚未充分探索。
因此，本研究将重点研究不同形态的纳米铜粉在摩擦学性能方面的差异，并探究其形态结构与摩擦学性能的关系。
本研究将采用球形、片状和纤维状三种不同形态的纳米铜粉作为研究对象，通过压制成块材料后进行摩擦试验。
在这些试验中，不同形态纳米铜粉均将与不同表面材料进行接触，包括钢、铝和塑料等常用工程材料。
通过测量摩擦系数、磨损量和表面形貌等参数，探讨不同形态纳米铜粉对摩擦学性能的影响，并分析产生差异的原因，以期为纳米铜粉在摩擦学领域的应用提供参考。
创新点：1. 本研究首次对不同形态的纳米铜粉在摩擦学性能方面的差异进行深入探究。
2. 本研究采用多种常用工程材料与不同形态的纳米铜粉进行接触，考察了不同表面材料对纳米铜粉摩擦学性能的影响。
3. 通过分析不同形态纳米铜粉的形态结构与摩擦学性能的关系，揭示了纳米铜粉在摩擦学领域中的应用潜力。
预期成果：1. 探究不同形态纳米铜粉在摩擦学性能方面的差异，为纳米铜粉在摩擦学领域的应用提供理论依据。
2. 研究纳米铜粉与常见材料的摩擦学性能，为实际工程应用提供参考。
3. 揭示不同形态纳米铜粉的形态结构与摩擦学性能的关系，对纳米材料结构设计和性能调控提供参考。
关键词：纳米铜粉；形态结构；摩擦学性能；硬度；强度；韧性。
工业技术科技创新导报 Science and Technology Innovation Herald108①课题来源：辽宁省大学生创新项目（项目编号：S1701033）。
作者简介：刘毓涵（1996，8—），女，汉族，辽宁鞍山人，本科生在读，研究方向：纳米材料的制备合成。
通讯作者：姜妲（1978，10—），女，汉族，吉林图们人，博士，副教授，硕士生导师，研究方向：纳米材料和功能材料， E-mail：jiangda@。
DOI：10.16660/ki.1674-098X.2018.26.108化学液相法制备纳米铜粉的工艺及应用进展研究①刘毓涵 姜妲* 黄智恒 王宁 曲日壮 乔森荣(沈阳航空航天大学材料科学与工程学院 辽宁沈阳 110136)摘 要：纳米铜粉由于具有优异的物理、化学方面的性质，且有着比其他贵金属如银粉等低廉多的价格，被广泛应用在各个领域。
它的性能极大地依赖于其合成方法，本文就不同的化学液相法制备纳米铜粉进行了综述，重点列举了微乳液法、液相热解法、液相沉淀法、液相还原法等，进一步对其在催化剂、润滑剂、航空领域等方面的发展前景进行了展望。
关键词：纳米铜粉 化学液相法 应用中图分类号：TB34 文献标识码：A 文章编号：1674-098X(2018)09(b)-0108-02目前，纳米铜粉的制备方法多种多样，有固相法、液相法、气相法等，其中液相法由于具有设备易于操作、工艺流程短、工业化生产成本低等特点，因此该方法为制备纳米铜粉的常用方法，该法也成为实验室和工业上应用最为广泛的方法。
本文就近几年国内外对纳米铜粉的制备方法和纳米铜粉的应用前景进行了综述。
1 化学液相法制备纳米铜粉1.1 微乳液法微乳液法在微乳液中合成超细颗粒具有一些独特的优点，在微乳液中，可以通过控制胶束及“水池”的形态、结构有效地控制超细纳米粒子的形貌和尺寸，由于颗粒表面包裹一层表面活性剂，因此粒子间不易聚结，有较好的稳定性。
一种纳米铜粉制备方法引言纳米粉末的制备是纳米科技领域中的重要研究课题之一。
纳米铜粉作为一种重要的金属纳米材料，在材料科学、催化剂、能源存储等领域具有广泛的应用。
本文介绍了一种新的纳米铜粉制备方法，通过此方法可以高效、低成本地制备出纳米级别的纯铜粉。
方法本方法采用电沉积的方式制备纳米铜粉。
具体步骤如下：1. 准备电解液：将适量硫酸铜溶解在蒸馏水中，搅拌均匀，得到电解液。
2. 准备电极：将金属铜片作为阴极，将铜网作为阳极。
3. 调节电极间距：将阴极和阳极分别放入电解液中，调节二者间距为适当的距离，以保证电流的正常流动。
4. 电沉积过程：将电解液置于电沉积装置中，通入适度的电流。
通过调节电流密度和沉积时间，控制纳米铜粉的尺寸和形貌。
5. 涂覆防护层：为了防止纳米铜粉在储存和使用过程中氧化，可在纳米铜粉表面涂覆一层防护层，如无机薄膜或有机聚合物。
结果与讨论通过上述制备方法，我们成功制备出了纳米级别的纯铜粉。
实验结果表明，控制电流密度和沉积时间可以精确调控纳米铜粉的尺寸和形貌。
此外，涂覆防护层有助于提高纳米铜粉的稳定性和储存寿命。
相比其他制备方法，本方法具有以下优点：1. 简单易行：制备过程简单，不需要复杂的设备和条件。
2. 成本低廉：采用常见的电解液和金属铜片作为材料，制备成本较低。
3. 控制能力强：可以通过调节电流密度和沉积时间精确控制纳米铜粉的尺寸和形貌。
尽管本方法在纳米铜粉制备方面取得了一定的成果，但仍存在一些待解决的问题和挑战。
例如，如何进一步提高纳米铜粉的制备效率和质量稳定性，以及如何应用于工业生产中的大规模制备等问题，值得进一步研究和探索。
结论本文介绍了一种新的纳米铜粉制备方法，通过电沉积的方式可以高效、低成本地制备出纳米级别的纯铜粉。
该方法具有简单易行、成本低廉和控制能力强等优点，为纳米铜粉的制备提供了一种新的思路。
随着对纳米材料应用的进一步研究和发展，相信这种方法将在纳米科技领域发挥重要作用。
实验 纳米级铜粉的制备一、实验目的1、了解纳米级材料的概念和纳米级材料的制备的基本方法2、掌握液相法化学法制备纳米级金属铜粉的方法3了解扫描电镜的应用二、实验原理()[]+++↑+↑+↓−−→−++∙42324324244u 222NH O H NH N C NH Cu O H H N 加热 三、实验仪器及药品仪器：烧杯多个（250mL 、100mL ）、量筒、玻璃棒、布氏漏斗、真空泵、台秤、滴管、水浴锅等药品：水合肼（分析纯）、无水硫酸铜、浓氨水、聚乙烯吡咯烷酮( PVP)、乙醇、丙酮四、实验过程10ml 水合肼 加水 稀释至150ml 转入500ml 的烧杯中 加入4.0g 聚乙烯吡咯烷酮和150ml 的混合液（分散剂） 缓慢滴加250ml0.2mol/lCuSO4和27ml 浓氨水的混合物 保持温度 82o C 温度保持在82~85o C 滴加时间约1个小时，然后保温一个小时 静置一个小时，待反应完毕 倾倒掉上层清夜，减压抽滤 蒸馏水洗涤无水乙醇洗涤 丙醇洗涤 真空干燥 产品五、数据记录及处理1、实验记录m CuSO4.5H2O=12.5gm pvp=6.0gV氨水=27mL铜的实际产值为：m实际=2.7g2、数据处理铜的理论产值为：m=理论产率计算：m实际/m理论)*100%产率=(=(2.7g/3.2g)*100%=84.4%六、结果及其分析本实验所得到的铜的实际m为2.7g,产率为84.4%。
颜色为紫红色，粒度较小。
用硫酸铜为原料,在用水合肼作还原剂和PVP 作保护剂和分散剂的预混体系中进行反应,可以得到粒度分布均匀的纳米级铜粉。
本实验中所得到铜粉粒度较小，颜色为紫红色，颜色很好；产率虽不高，但原因可查。
总的来说，效果很好。
当水合肼用量不足时,硫酸铜并没有被完全还原成铜粉,而是生成了氧化亚铜,得到的溶液和沉淀均为黄色或土褐色；滴加速度和水合肼的浓度过高时，开始生成紫黑色沉淀,滴加混合物和保温过程很关键，如果滴加速度过快会造成铜粉颜色较差，呈紫黑色。
《铜极薄带微轧制纳米润滑下的摩擦学特性研究》篇一一、引言随着现代工业技术的不断发展，对材料性能的要求日益提高。
铜极薄带作为一种重要的导电材料，在电子、电力、通讯等领域有着广泛的应用。
而其摩擦学特性是决定其使用寿命和性能的关键因素之一。
在微轧制过程中，纳米润滑的引入对于改善铜极薄带的摩擦学特性具有重要作用。
因此，本研究旨在探究铜极薄带在微轧制纳米润滑下的摩擦学特性，以期为相关领域的实际应用提供理论支持。
二、研究内容（一）实验材料与设备本研究选用高纯度铜极薄带作为研究对象，使用微轧制设备进行轧制处理。
同时，采用纳米润滑剂以改善摩擦学特性。
（二）实验方法与步骤1. 制备铜极薄带样品：选用高纯度铜板，通过多次轧制和退火处理，得到厚度均匀、表面光滑的铜极薄带。
2. 微轧制处理：将铜极薄带放入微轧制设备中，进行微轧制处理，以改善其表面形貌和晶体结构。
3. 纳米润滑剂的应用：在微轧制后的铜极薄带表面涂覆纳米润滑剂，以改善其摩擦学特性。
4. 摩擦学性能测试：采用摩擦试验机对处理后的铜极薄带进行摩擦学性能测试，包括摩擦系数、磨损率等指标。
（三）实验结果与分析1. 表面形貌分析：通过扫描电子显微镜（SEM）观察铜极薄带表面的形貌变化。
微轧制处理后，铜极薄带表面变得更为平整，晶体结构得到改善。
而纳米润滑剂的涂覆进一步增强了表面的润滑性能。
2. 摩擦学性能分析：通过摩擦试验机测试铜极薄带的摩擦系数和磨损率。
实验结果表明，经过微轧制和纳米润滑处理的铜极薄带，其摩擦系数和磨损率均得到显著降低。
这表明纳米润滑剂在改善铜极薄带摩擦学特性方面发挥了重要作用。
三、讨论与结论（一）讨论本研究发现，微轧制处理能够改善铜极薄带的表面形貌和晶体结构，从而提高其摩擦学性能。
而纳米润滑剂的引入进一步增强了铜极薄带的润滑性能，降低了摩擦系数和磨损率。
这表明纳米润滑剂在改善铜极薄带摩擦学特性方面具有重要作用。
此外，本研究还发现，纳米润滑剂与铜极薄带表面的相互作用机制值得进一步探究，以更好地发挥其润滑性能。
纳米金属铜粉的制备方法及应用
纳米金属铜粉因其具有独特的光、电、磁、热和化学特性，广泛应用于高效催化剂、导电电浆、陶瓷材料、高导电率、高比强度合金和固体润滑剂等领域。
目前纳米金属铜的制备方法主要有：化学还原法、微乳液法、多元醇法、有机前驱体热分解法、电化学法等。
一、纳米金属铜粉的制备方法
1、化学还原法
化学还原法是目前实验室和工业上制备纳米最常用的制备方法。
其方法是选择合适的可溶性铜盐前驱体与适当的还原剂如N2H4H2O、NaBH4抗坏血酸等在液相中进行反应，Cu2+还原、成核生长为纳米铜粉体。
在化学还原法制备金属纳米粒子过程中，纳米铜易氧化或团聚，限制了其实际应用。
表面修饰技术为纳米微粒表面改性提供了切实可行的途径。
通过对纳米微粒表面的修饰，可以改善纳米粒子的分散稳定性，同时使微粒表面产生新的物理化学性质，另外还可以改善纳米粒子与其它物质之间的相容性，从而有效解决纳米微粒团聚氧化失活等问题。
利用化学还原法制备铜纳米材料常见的分子配体包括表面活性剂、各种聚合物和树枝状大分子、硫醇及其衍生物等。
化学还原法优点是：操作方便、易于控制。
例如可通过改变反应参数如还原剂的种类、前驱体浓度、反应温度和时间，尤其是表面活性剂用量与种类等控制其成核和生长过程，从而控制颗粒尺寸和形貌。
另外，这种方法对设备的要求低，所用的原材料为廉价的无机盐，反应可以在较温和的条件下进行，工艺流程简单，易于扩大到工业化生产。
微纳米铜粉的水热法制备及摩擦学性能研究
尹贻彬;邵鑫;刘坤坤;崔瑞婷
【摘要】Uniform cupper micro-nanopowders were synthesized by the hydrothermal method with cupric nitrate trihydrate,ascorbic acid,sodium hydrate and ammonia water as raw materials.The influence of the reaction time on the morphology was discussed.Structures,morphology and friction performance of the as-synthesized samples were characterized by X-ray diffraction（XRD）,SEM and friction testing machine.The results showed that the cupper powders have good wear-resistance performance.%以硝酸铜、氢氧化钠、氨水为原料,利用预先制备出的纳米氧化铜为模板,在水热条件下制备出了分散均匀、晶相纯净的微纳米铜粉末,研究了反应时间对产物形貌的影响,分别用XRD、SEM及摩擦磨损实验机表征制备样品的物相、形貌及摩擦学性能,结果表明制备出的微纳米铜粉末具有良好的抗磨性能.
【期刊名称】《聊城大学学报（自然科学版）》
【年(卷),期】2012(025)001
【总页数】3页(P85-87)
【关键词】微纳米铜粉;抗摩擦;水热法
【作者】尹贻彬;邵鑫;刘坤坤;崔瑞婷
【作者单位】聊城大学材料科学与工程学院,山东聊城252059;聊城大学材料科学与工程学院,山东聊城252059;聊城大学材料科学与工程学院,山东聊城252059;聊城大学材料科学与工程学院,山东聊城252059
【正文语种】中文
【中图分类】TQ12
金属纳米粒子因其特有的表面效应、量子尺寸效应、小尺寸效应以及宏观量子隧道效应等导致其产生了许多独特的光、电、磁、热及催化等特性，在许多高新科技领域如陶瓷、化工、电子、光学、生物、医药等方面有广阔的应用前景和重要价值.
近年来，国内外学者在纳米粒子作润滑油添加剂方面做了大量研究工作［1－7］. 纳米金属粒子的良好性能引起了科学家的极大兴趣，目前制备纳米金属粒子的研究方法包括反相微乳液法、水热法、化学还原法、物理气相沉积（PVD）、化学气
相沉积（CVD）、电化学沉积、溶胶一凝胶过程、溶液的热分解和沉淀，模板法
等化学方法，其中模板法因具有实验装置简单、操作容易、形态可控、适用面广等优点，近年来引起了人们的极大兴趣.纳米铜具有多种形貌，如球形、纺锤形、薄
片形、椭球形、线形、棒形.其制备方法也比较多，如蒸发冷凝法、γ射线辐射－
水热结晶联合法、机械化学法、溶胶－凝胶法、液相化学还原法、水热法、电解法、铵盐歧化法、等离子法、水雾化法等.如陈庆春［8］就以一种六元脂肪族醇还原CuSO4制得了铜纳米棒及铜纳米线，盘荣俊等［9］用KBH4及乙二醇还原剂制
得了铜纳米颗粒.
1 实验部分
1.1 实验材料
硝酸铜（Cu（NO3）2·3H2O，AR，天津大茂化学试剂厂），十二烷基硫酸钠（SDS，AR，天津市科密欧化学试剂有限公司），氨水（NH3·H2O，AR，烟台
三和化学试剂有限公司），抗坏血酸，氢氧化钠（AR，天津市科密欧化学试剂有
限公司）.
1.2 实验过程
取2mmol硝酸铜溶解于40mL蒸馏水，搅拌中加入1：1（体积比）的氨水，使
溶液由混浊变为透明的深蓝色，然后加入SDS.将0.16g氢氧化钠用10mL蒸馏水溶解，在搅拌中将氢氧化钠溶液缓慢加入硝酸铜溶液中，混合后的溶液继续搅拌
5min后转移至带有聚四氟乙烯内衬的水热釜中在180℃保温4h，然后将混合液
取出，在搅拌中加入适量抗坏血酸继续搅拌一定的时间，分别用蒸馏水和无水乙醇将产物洗涤，室温下空气中干燥24h，得到暗红色粉末待用.
1.3 样品表征
采用德国BRUKER D8ADVANCE X射线衍射仪对粉体的晶相组成进行分析.测试
条件：加速电压为40kV，管电流100mA.采用日本JSM－6380LV扫描电镜观察
不同的热处理工艺条件下获得粉体的显微形貌，测试加速电压20kV.
2 结果与讨论
2.1 XRD分析
所得样品的XRD图谱如图1所示，从图中可以看出，微纳米铜粉在衍射角（2θ）为43.297°、50.433°和74.130°处显示出衍射强峰，这些衍射峰分别归属于金属
铜（fcc）的（111）、（200）和（220）的晶面衍射.这些衍射峰很窄，说明金属铜是晶态的.另外，在图谱上除金属铜的衍射峰外没有其它物质的衍射峰出现，说
明所制备的微纳米铜粉末纯度高.
图1 样品XRD图谱
图2 纳米氧化铜的SEM照片
2.2 SEM分析
直接从水热釜中取出离心洗涤所得样品的SEM图片如图2所示，从图中可以看出，水热法制备的微纳米氧化铜粒径均匀，形貌为椭球形，约200nm，可以作为纳米铜制备的模板使用.
加入抗坏血酸后不同搅拌时间所得样品的形貌照片如图3所示，从图中可以看出，搅拌时间对产物形貌的影响不大，均得到了粒径小于100nm的铜粒子，搅拌时间6h所得样品的形貌最为均匀，说明反应时间的延长不利于纳米铜粒子的均匀形核.与图2相比较，微纳米铜粉尺寸比氧化铜要小的多，分散均匀.
图3 微纳米铜粉的SEM （A：3hB：6h；C：9h；D：15h）
2.3 摩擦性能测试
铜粉超声分散在基质油中，摩擦学行为测试在MS2800四球摩擦磨损试验机上进行，除特殊注明外，长磨试验条件均为：负荷294N，转速1 450r／min，时间
30min，室温.所用钢球为上海钢球厂生产的GCr15二级钢球，直径为12.17mm，硬度为HRC 59－61.摩擦因数μ与磨斑直径WSD值均为3次试验的平均值.表中显示，当纳米铜添加剂质量分数为3.0%时，其WSD最小，为液体石蜡的
78.13%，随添加剂量的增加，WSD值逐渐降低，所制备的微纳米铜粉具有一定
的抗磨能力.
表1 微纳米铜粉添加剂在液体石蜡中的摩擦学性能?
3 结论
在水热条件下，较短时间内，利用纳米氧化铜为前驱体，抗坏血酸为还原剂，制备出了粒径均匀的微纳米铜粉末，在液体石蜡基础油中，质量分数为3%的添加量能起到很好的抗磨作用.
参考文献
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