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1、1.简介简介凡是能降低摩擦力的介质都可作为润滑材料，润滑材料亦称润滑剂。常用的润滑剂有液体、半固体和固体。常用的润滑剂有下述类型常用的润滑剂有下述类型液体润滑剂（润滑油）：石油系润滑油非石油系润滑油(动植物油和合成润滑油)半固体润滑剂（润滑脂）：皂基（石油系基础油和合成基础油）非皂基（石油系基础油和合成基础油）固体润滑剂：石墨、二硫化钼等。其中，液体润滑剂（润滑油）是最常用的润滑剂。润滑油（液体）润滑油（液体）现状现状进入 21 世纪，随着环保与机械工业的发展，对润滑油产品质量提出了更加苛刻的要求。润滑油要有高的抗氧化安定性、更好的粘温性、好的低温流动性以及优良的剪切稳定性与抗磨性，依靠调整添
2、加剂配方来提高润滑油使用性能的办法已无法达到要求，这就对润滑油基础油质量提出了更高的要求。采用传统工业生产的矿物润滑油质量很难有进一步的提高。另外，世界范围内适合生产润滑油的原油资源日益减少，润滑油生产必须面队劣质的重质原油，这对于传统加工工艺也是一道难题。润滑脂（半固体）润滑脂（半固体）简介简介在不便于使用润滑油的部位可用半固体膏状润滑脂。这些部位的特点是敞开、外露，需进行密封防尘，要求润滑材料能在工作面上长期保存。飞机操纵系统、起落架、电机、仪表、导航通信设备、武器的活动摩擦部位和液体火箭发动机的涡轮泵、轴承、活门均广泛采用润滑脂。润滑脂一般可被看作是加有表面活性物（稠化剂）的润滑油。这类
3、表面活性物含有极性基团和烃基链分子，并形成一定厚度的润滑层。在个别情况下，这润滑层可达 400500 个单分子层。可见，这样多分子层隔开的摩擦副对偶表面要比常见润滑油单分子层隔开摩擦副对偶表面的摩擦小得多。因此，在边界润滑条件下，润滑脂比润滑油更适用于苛刻条件下的齿轮、重载轴承等的润滑。固体润滑剂固体润滑剂简介简介用喷涂、浸渍、涂刷、溅射或化学转化方法直接在摩擦面上形成固体润滑膜，或者将固体润滑剂粉末直接加入基体材料中制成自润滑复合材料。这是解决飞机、飞船和导弹上特殊部位润滑问题的有效方法。固体润滑剂适用于温度高于 250C 而润滑脂又不能保留在工作面上的部位,低速和重载荷滑动摩擦部位,可能产
4、生微振磨蚀的部位，接触氧化剂、推进剂和其他侵蚀性物质的部位，以及在高真空、超低温条件下工作的部位。固体润滑剂的主要材料是石墨、氟化石墨、二硫化钼和聚四氟乙烯等。固体润滑剂是指用以分隔摩擦副对偶表面的一层低剪切阻力的固体材料。对于这类材料，除了要求具有低剪切阻力外，与基底表面之间还应具备较强的键联力。这也就是说，载荷由基底承受，而相对运动发生在固体润滑剂内。2. 纳米材料纳米材料广义上是三维空间中至少有一维处于纳米尺度范围或者由该尺度范围 的物质为基本结构单元所构成的材料的总称。 3. 黄连素是一种重要的生物碱黄连素能对抗病原微生物，对多种细菌如痢疾杆菌、结核杆菌、肺炎球菌、伤寒杆菌及白喉杆菌等
5、都有抑制作用，其中对痢疾杆菌作用最强，常用来治疗细菌性胃肠炎、痢疾等消化道疾病。临床主要用于治疗细菌性痢疾和肠胃炎。黄连素(小檗碱 ，berberine)是黄连的主要成分，具有清热解毒 、抗菌 ；抗心律失常 、抗心衰；抗 血小板聚集 ；降血脂 ；降血压；治疗糖尿病 、胃病和胆囊炎等疾病 的作用：黄连素又名小檗碱,为毛莨科黄连属植物,是黄连、黄柏等中药中提取的一种生物碱,具有抗病原微生物、抗原虫、抗脂质过氧化作用,能增强白细胞、网状内皮系统的吞噬功能,对细菌毒素有明显的解毒功能,临床上主要用于治疗肠道细菌感染。文献报道13,黄连素与甲氧苄氨嘧啶(TMP)、氟喹诺酮类药物联合,用于治疗志贺氏菌感染
6、引起的肠道细菌感染,疗效明显增强。本试验研究了黄连素分别与氨苄西林、环丙沙星联合对禽大肠杆菌、氨苄西林、环丙沙星耐性鸭大肠杆菌的体外抗菌活性,对指导临床合理用药,减少细菌耐药性具有一定的生产实际意义4. 硅晶太阳能电池发电的原理主要是半导体的光电效应。PN 结正电荷表示硅原子，负电荷表示围绕在硅原子旁边的四个电子。而黄色的表示掺入的硼原子，因为硼原子周围只有 3 个电子，所以就会产生蓝色的空穴，这个空穴因为没有电子而变得很不稳定，容易吸收电子而中和，形成 P（positive）型半导体。同样，掺入磷原子以后，因为磷原子有五个电子，所以就会有一个电子变得非常活跃，形成 N（negative）型半
7、导体。黄色的为磷原子核，红色的为多余的电子。当 P 型和 N 型半导体结合在一起时，在两种半导体的交界面区域里会形成一个特殊的薄层)，界面的 P 型一侧带负电，N 型一侧带正电。这是由于 P 型半导体多空穴，N 型半导体多自由电子，出现了浓度差。N 区的电子会扩散到 P 区，P 区的空穴会扩散到 N 区，一旦扩散就形成了一个由 N 指向 P 的“内电场”，从而阻止扩散进行。达到平衡后，就形成了这样一个特殊的薄层形成电势差，这就是 PN 结。光伏：当光线照射太阳电池表面时，一部分光子被硅材料吸收;光子的能量传递给了硅原子，使电子发生了越迁，成为自由电子在 P-N 结两侧集聚形成了电位差，当外部接
8、通电路时，在该电压的作用下，将会有电流流过外部电路产生一定的输出功率。这个过程的的实质是：光子能量转换成电能的过程。5.纳米粒子形貌的调控21 通过控制晶体生长条件控制粒子形状 晶体生长形态由构成晶体的各族晶面生长速率决定，与晶体的内部结构和外部生长条件密切相关。热力学控制时，晶粒生长环境的过饱和度非常低，晶体形态由生长速度最慢的晶面决定。仲维卓教授提出的负离子配位多面体生长基元理论认为，显露配位多面体顶点的晶面生长速度快，显露面的晶面生长速度慢，显露棱的晶面生长速度位于两者之间。晶体的生长速度与溶液的过饱和度有关，过饱和度越小，晶体的生长速度越小。晶体中各个面族的生长速度不同，当过饱和度减小
9、时，各个面族的生长速度差别增大。当过饱和度减小到一定值时，晶体中只有一个晶面方向的生长速度大于零，其它各晶面方向的生长速度接近于零，这样形成的晶体的形貌为纤维状。李汉军等人根据此理论，通过调节溶液的酸碱度和溶液的过饱和度，采用水热法制得了 ZnO 纤维。此外，晶体各晶面的生长速度还与配位多面体在晶面显露的元素种类有关。显露配位多面体元素种类多的晶面生长速度快371。此外从氧化物粒子的结晶过程来看， 生长基元在界面上的叠合是通过脱水反应来实现的，各个面族上的生长速度与该界面包含的 OH“的悬键数有关，因此晶粒形貌的调制可通过控制各个面族上的 OH悬键数来实现。22 通过改变反应条件控制粒子形状
10、在均相溶液中 I 翊，当溶质浓度超过临界过饱和度时，会产生瞬间的爆发成核，溶液中出现大量的固体晶核，这就是成核阶段。由于大量晶核的出现，造成溶液中溶质质量亏损使其浓度下降，当浓度低于临界过饱和度时，就不会出现新的晶核，原有的晶核通过分子添加的方式长大，粒子进入受扩散控制的生长阶段。晶核生长过程包括两个阶段，即溶质向粒子表面的扩散阶段和溶质在粒子表面的反应阶段。通过改变反应条件特别是浓度、介质等，可以使成核和生长过程分开，从而达到控制产物形貌和大小的目的。此外，温度也是影响反应速率的一个重要因素，不同粒子的生长速率与生长环境的温度有着很大的联系，故也可以通过调节反应温度来达到控制纳米粒子形貌的目
11、的。23 通过聚集作用控制粒子形状 通过聚集作用来控制粒子形貌主要使用模板法，即利用模板来控制纳米粒子形貌的方法。这是一种常用的控制纳米粒子形貌的方法，根据模板自身的特点和限域能力的不同，模板又可分为硬模板和软模板两种。硬模板主要是指一些具有相对刚性结构的纳米多孔材料，如阳极氧化铝、多孔硅、分子筛、胶态晶体、碳纳米管和限域沉积位的量子阱等。硬模板法是利用纳米多孔材料的纳米孔或纳米管道的限制作用，使前驱物进入后，自己反应，或者与管壁反应， 生成纳米线等一维纳米材料的方法。软模板则主要指两亲分子形成的各种有序聚合体，如液晶、胶团、微乳状液、囊泡、LB 膜、自组装膜以及高分子的自组装结构和生物大分子
12、等。软模板法是用两亲分子形成的有序聚合体做模板剂， 起保护作用，使颗粒不长大，同时是利用界面的特性，形成多种形貌的纳米粒子的制备方法。通过电化学方法也可以制备一定形貌的纳米粒子，它可以加入表面活性剂来进行形状诱导(Shapeinducing)，也可以通过调整电压、电流、电极、电解质溶液和模板的材质来控制产物结构和形貌。在电解法控制纳米粒子的形貌中，目前认为棒状胶团的存在是关键因素。因此这也可以看作是一种软模板法控制粒子形貌的方法。 近几年来，通过借鉴生物矿化机理，将其用于湿法制粉领域，制备出了具有复杂形貌的无机化合物粒子，已成为湿法制粉新的发展方向。人们利用大分子有机物的高度有序性，以此作为反
13、应介质，模拟生物矿化过程，合成了具有复杂形状的碳酸钙、氧化铁、硫化铬等多种粒子材料和生物材料【4H31，并对其成核、生长机理进行了详细研究。杨林 1441 等依据生物矿化的基本原理，在动态条件下以葡聚糖为模板，采用仿生的方法控制合成了具有菜叶状外貌，并含有少量葡聚糖的碳酸钙复合材料24 加入添加剂控制粒子形状 加入添加剂，对粒子形貌进行调控，也是制备纳米粒 子常用的方法之一， 通常加入的有各种表面活性剂、大分子有机添加剂、各种阴离子、嵌 段共聚物等。近年来，双亲嵌段共聚物的功能型高分子(DI-1BC)，已经发展成为能够有效控 制无机晶化过程的新型晶体生长调控剂。这类高分子通常是由两个与无机表面
14、有不同亲和 作用的亲水链段构成，其中促溶链段主要起分散稳定作用，粘合链段则可选择性吸附于无 机物的特定晶面上，从而达到控制无机粒子形貌的作用。目前在双亲嵌段共聚物的水溶液 中己经实现了一系列具有特殊形貌的无机粒子的生物模拟合成6.自组装是指分子及其纳米颗粒等结构单元在平衡条件下,通过非共价键作用,如氢键、 范德瓦耳斯键以及弱的离子键作用,自发地缔结成热力学上稳定的、结构上有一定几何规则 结构过程。基本结构单元：分子，纳米材料，微米或更大尺度的物质 卟啉是一类由四个吡咯环通过次甲基相连形成共轭骨架的大环化合物, 其中心的四个氮原 子可与金属离子结合生成金属卟啉。在生命体系中血红蛋白、细胞色素等生
15、物分子的结构核 心都是卟啉。卟啉分子表面较大且具刚性, 是自组装领域中分子砌块的主要类型之一。卟啉 进行分子自组装时, 既可以控制周边功能团的位置和方向, 又可对轴向配体周围的空间大小 和相互作用方向进行控制, 另外卟啉2卟啉之间还存在着相互作用。利用这些独特的结构和 性质可进行功能分子的设计、合成及应用研究, 使得人们很有兴趣发展卟啉作为分子水平的 组装材料。1 卟啉自组装的驱动方式卟啉自组装的驱动方式 1. 1 氢键驱动氢键是驱动自组装的最基本方法之一。常规的氢键X2H Y 是在一个质子给体和一个质子 受体原子之间形成, X 和Y 都是F,O ,N , Cl 或C 等电负性较高的原子。氢键
16、的强度取决于质 子给受体的结构及其空间相对取向, 正是基于这一点, 人们设计、合成适当的卟啉“砌块”(bu ilding b lock) , 期待其向预测的次级结构单位排列组装; 具多重氢键的体系 甚至还可选择精确互补的次级结构分子。把TA P (烷基取代三氨基嘧啶) 加入到连有尿 嘧啶基团的卟啉(1) 溶液中, 通过TA P 与尿嘧啶间多重氢键自组装, 由syn21 获得了双卟啉 笼形超分子2 (图1)、由an t i21 则可能获得“之”字形带状结构。2 可以作为共价连接的双卟啉 笼形化合物的模拟物 1 。氢键自组装可以得到平面型卟啉超分子结构。图2 展示了两个分别连有12丁基262尿嘧 啶基和2,62二乙酰氨基242吡啶基团的典型卟啉砌块, 它们通过互补氢键自组装获得平面四 聚卟啉 2 , 并促进了能量和电子的转移, 结合常数为(63) 1012M - 3。图2 氢键驱动四聚体卟啉平面的形成1. 2 配位键驱动 通过配体的孤对电子与中心金属的作用可以形成配位键。采用配位键驱动自组装卟啉超分 子是一种很重要的方法, 它可分为两种途径
