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.在潤滑油中加入納米添加劑可顯著提高其潤滑性能和承載能力，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滑場合13-".與納米顆粒制備技術(shù)相比，納米添加劑作為潤滑材料在潤滑油中的應(yīng)用研究，仍顯得進(jìn)展緩慢。另外，關(guān)于納米潤滑材料與傳統(tǒng)潤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)納米添加劑在潤滑油中的應(yīng)用研究，為開發(fā)高檔潤滑油產(chǎn)品提供技術(shù)支持，作者對(duì)納米添加劑在國內(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、國內(nèi)外應(yīng)用現(xiàn)狀和最新發(fā)展趨勢等，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)方式分散于各種潤滑油中可形成一種穩(wěn)定的懸浮液，這種潤滑油每升中含有數(shù)百萬個(gè)超細(xì)金屬粉末顆粒，它們在摩擦過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：國家973計(jì)劃資助項(xiàng)目（2007CB507606）。

　　理研究和可生物降解潤滑油的開發(fā)工作，已在國內(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，為解決潤滑領(lǐng)域中長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：中國潤滑油網(wǎng)