納米潤滑油添加劑的研究意義及展望

郝夢(mèng)洋 朱欣（河南大學(xué)化學(xué)化工學(xué)院，河南 開封 475000）

納米潤滑油添加劑的研究意義及展望

郝夢(mèng)洋 朱欣（河南大學(xué)化學(xué)化工學(xué)院，河南 開封 475000）

潤滑油添加劑作為提高潤滑油性能的主要途徑，同時(shí)人們對(duì)潤滑油的質(zhì)量要求越來越苛刻，納米潤滑油添加劑逐漸開始占據(jù)市場份額，本文主要闡述了潤滑油添加劑的發(fā)展，探討了納米潤滑油添加劑的獨(dú)特優(yōu)勢(shì)，并針對(duì)目前納米潤滑油添加劑存在的缺陷，提出了未來的發(fā)展方向。

添加劑；潤滑油；納米；環(huán)保

據(jù)統(tǒng)計(jì)，摩擦消耗世界一次能源的三分之一到二分之一，80%的機(jī)械磨損是由磨損造成的，2015年摩擦磨損造成的損失近3萬億元，因此減小磨損所帶來的資源浪費(fèi)成為改善環(huán)境的重要問題。潤滑油的潤滑作用是降低摩擦磨損的主要方法，在潤滑油中加入減磨抗磨劑，能夠有效提高潤滑油的性能。近年來，環(huán)境問題成為社會(huì)關(guān)注的焦點(diǎn)，科技也不斷飛速發(fā)展，人們對(duì)潤滑油的要求越來越高，潤滑油添加劑的發(fā)展也趨向于高質(zhì)量型、環(huán)境友好型[1]。納米材料研究的不斷突破，其作為添加劑在摩擦學(xué)中的應(yīng)用也越來越受到人們的關(guān)注[2]。

1 納米潤滑油添加劑及優(yōu)勢(shì)分析

納米材料的特征尺寸在1-100nm之間，具有與傳統(tǒng)材料不同的特別性能，近年來納米材料的研究進(jìn)展取得了重大突破，很多領(lǐng)域都實(shí)現(xiàn)了納米材料的應(yīng)用。納米材料作為潤滑油添加劑具有良好的摩擦學(xué)性能，目前也已經(jīng)取得了很大的研究進(jìn)展。納米微粒由于其粒徑較小，通過親油性物質(zhì)修飾后，能夠使?jié)櫥蛽碛辛己玫臐櫥阅?，具有區(qū)別于其他添加劑的優(yōu)勢(shì)。

（1）優(yōu)異的抗磨減磨性。納米材料與其他潤滑油添加劑相比具有明顯的抗磨減磨性能，目前的機(jī)理解釋主要有①“微軸承”理論。即在摩擦表面之間起到一個(gè)軸承的作用，進(jìn)而降低摩擦力②“膜”理論。即在摩擦表面納米微粒形成了薄薄的一層膜，進(jìn)而起到減磨抗磨的作用。③“修復(fù)”理論。由于納米微粒的粒徑較小，當(dāng)出現(xiàn)磨損時(shí)，在摩擦表面會(huì)出凹陷，納米顆粒很容易沉積在表面，對(duì)摩擦表面進(jìn)行修復(fù)，進(jìn)而減小磨斑、降低摩擦系數(shù)[3]。

（2）適用于高溫領(lǐng)域。目前很多高端機(jī)械裝置都是在高溫下使用的，因此對(duì)潤滑油的溫域范圍也越來越高。納米材料本身容易在高溫條件下發(fā)生聚沉，檢索目前的科研成果，部分納米潤滑油添加劑已經(jīng)實(shí)現(xiàn)在高溫條件下的使用，這是因?yàn)閷?duì)其微粒表面進(jìn)行了油類物質(zhì)的修飾，例如油胺修飾的WS2納米微粒，因其在高溫條件下合成的，具有良好的熱穩(wěn)定性，實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明其在高溫條件下使用也能夠?qū)崿F(xiàn)減磨和抗磨作用。

（3）高負(fù)荷條件下的使用。一些最新的納米摩擦研究發(fā)現(xiàn)，經(jīng)改性的納米微粒加入到酯類油中也能夠?qū)崿F(xiàn)良好的潤滑作用，而酯類油本身作為基礎(chǔ)油，能夠?qū)崿F(xiàn)高負(fù)荷領(lǐng)域的使用，納米微粒與酯類油配伍的潤滑油可以實(shí)現(xiàn)在高負(fù)荷下的使用。

（4）節(jié)能環(huán)保。納米潤滑油添加劑的應(yīng)用使環(huán)境污染問題有了很大改善，最主要的部分是降低磨損帶來能源的節(jié)??；納米微粒形成的薄膜能夠隔絕摩擦過程中產(chǎn)生的有害蒸汽和雜質(zhì)；納米添加劑一般不含有重金屬，不會(huì)造成污染以及對(duì)人體的危害[4]。

（5）用量少。研究表明少量的納米微粒就能夠達(dá)到很好的減磨抗磨效果，這可能和納米微粒在摩擦副表面的吸附停留有關(guān)，吸附在表面的微粒短時(shí)間內(nèi)不會(huì)脫落，在摩擦的表面形成“滑動(dòng)摩擦”或“滾動(dòng)摩擦”，實(shí)現(xiàn)少量高效[5]。

2 納米潤滑油添加劑的發(fā)展趨勢(shì)

（1）高科技使用。目前高端機(jī)械的發(fā)展，對(duì)潤滑油的要求越來越苛刻，如軍用飛機(jī)等，其軸承負(fù)荷較大，發(fā)動(dòng)機(jī)工作溫度高。通過對(duì)納米添加劑地不斷改性，實(shí)現(xiàn)技術(shù)上的突破，不斷提升潤滑油質(zhì)量，將會(huì)具有良好的應(yīng)用前景。

(2)工業(yè)化大規(guī)模生產(chǎn)。目前納米潤滑油添加劑的科研工作已經(jīng)取得很大進(jìn)展，但是部分研究只能停留在實(shí)驗(yàn)室階段，進(jìn)行大規(guī)模生產(chǎn)仍存在很多的工藝問題，如何將其實(shí)現(xiàn)工業(yè)化生產(chǎn)還需要人類不斷進(jìn)行研究發(fā)明。

（3）環(huán)境友好。納米潤滑油添加劑的制備過程還存在著一些問題，部分制備原料含有對(duì)環(huán)境和人體有害的元素，生產(chǎn)過程中會(huì)產(chǎn)生有害氣體，對(duì)環(huán)境造成破壞，如何在生產(chǎn)、包裝、運(yùn)輸、儲(chǔ)存、使用整個(gè)流程中實(shí)現(xiàn)環(huán)境友好成為研究的方向。

3 結(jié)語

私家車數(shù)量的急劇增加將會(huì)出現(xiàn)更多磨損帶來的材料損失和能源浪費(fèi)，市場急需一種環(huán)保高效的潤滑油添加劑，由于納米材料獨(dú)特的摩擦學(xué)性能，使其成為摩擦學(xué)領(lǐng)域的研究重點(diǎn)，我國已經(jīng)成立了部分納米潤滑材料的研究實(shí)驗(yàn)室。然而目前來說納米潤滑油添加劑仍然存在一些問題，例如與基礎(chǔ)油的配伍問題、微觀機(jī)理的研究，通過不斷地研究，克服目前納米材料的缺陷，研制出應(yīng)用范圍廣的潤滑油添加劑，將能夠?yàn)槲覀兊膰覝p少不必要的能源損失，同時(shí)減少污染物的排放。

[1]王鵬.潤滑油添加劑的發(fā)展趨勢(shì)[C]//中國石油潤滑油科技情報(bào)站2002年年會(huì).2002.

[2]李雙明,顧彩香.復(fù)合納米潤滑油添加劑的研究現(xiàn)狀與展望[J].中國水運(yùn)月刊,2012,12(1):120-121.

[3]何柏,唐曉東,李范書,等.納米潤滑油添加劑技術(shù)的研究進(jìn)展[J].能源化工,2006,27(4):29-33.

[4]朱光耀,朱冠軍,顧彩香,等.納米潤滑油添加劑的應(yīng)用現(xiàn)狀與展望[J].機(jī)電設(shè)備,2009,26(2):30-33.

[5]王芳,袁曉東,郭和軍.納米潤滑油添加劑的研究進(jìn)展[J].內(nèi)燃機(jī),2008(4):1-3.

郝夢(mèng)洋（1997-），女，漢族，河南省禹州市，河南大學(xué)化學(xué)化工學(xué)院，在讀化學(xué)工程與工藝專業(yè)；

朱欣（1995-），女，漢族，河南省周口市，河南大學(xué)化學(xué)化工學(xué)院，在讀化學(xué)工程與工藝專業(yè)；