上海海事大学 硕士学位论文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 姓名：苏秀 申请学位级别：硕士 专业：轮机工程 指导教师：顾卓明 20070201 上海海事大学硕士学位论文加剂时纳米粒子极容易团聚纳米粒子易于团聚的原因是因为纳米粒子具有较高的外表活性，因此其极不稳定而又极易团聚，并且很难将其进行很好的分散然而，对纳米粒子用作润滑油添加剂的研究却是没有放松过近年来，一些研究机构和高校的研究人员进行了很多这方面的研究，也取得了一些成果一些调查研究显示，纳米尺寸上的微粒将会是未来润滑添加剂的主要研究方向因此，还需要对这方面进行更加深入的研究，以弄清楚影响纳米粒子作用的多种因素 本文将对纳米二氧化铈粒子和纳米铜粒子组合物用作润滑油添加剂的摩擦学性能进行研究本文共包括五章内容：第一章介绍纳米粒子的特性、润滑油和润滑油添加剂的开展概况、纳米粒子用作润滑油添加剂的抗磨，减磨机理以及本领域国内外的研究现状；第二章介绍了纳米二氧化铈粒子和纳米铜粒子的选用与表征；第三章介绍了纳米二氧化铈粒子和纳米铜粒子的分散性与外表改性：第四章介绍了纳米二氧化铈粒子和纳米铜粒子组合物用作润滑油添加剂的摩擦学性能研究；第五章为结论和展望． 本文通过对纳米二氧化铈粒子和纳米铜粒子组合物用作润滑油添加剂的摩擦学性能的研究，得出的主要结论如下： Ｉ．采用Ｄ／ｍａｘ－ｒＢ型旋转阳极靶多晶ｘ射线衍射仪测定了纳米二氧化铈粒子和纳米铜粒子的晶体结构和平均粒径大小，同时用透射电子显微镜〔ＴＥＭ〕观察其形貌和测定粒径的大小．测定结果为：纳米二氧化铈粒子和纳米铜粒子均呈球形，粒径分别为１０．４ａｍ和６０ｒｉｍ左右。
２．根据外表活性剂的亲水亲油平衡值〔肌Ｂ值〕选择了Ｔｗｅ舶－２０、 Ｔｗｅｅｎ－００、Ｓｐａｎ－２０和聚醚作为纳米二氧化铈粒子和纳米铜粒子的外表活性剂，试验结果说明这几种外表活性剂以及两种纳米粒子共同产生了很好的协同效应，较好地解决了纳米粒子在润滑油中的分散性和稳定性问题本文采用的纳米粒子的“胶囊化〞为纳米粒子的分散开创了一条新的途径 ３．按照ＧＢ／’Ｉ〞１２５８３－－１９９８，在四球磨损试验机上对纳米二氧化铈 和纳米铜粒子组合物添加剂的摩擦学性能进行研究，结果说明：纳米二氧化铈和纳米铜粒子组合物添加剂明显地改善了润滑油的摩擦学性能，并且纳米粒子可以用作极好的抗磨、减摩添加剂；得出纳米二氧化铈和纳米铜粒子组合物添加剂的最正确添加量为Ｗｔｃｅ０２％：Ｗｔｃｅ％＝ｌ：ｌ，Ｗｔｃｅ０２＋ｏＩ，％＝０．６％左右．在这个添加量下，纳米润滑油有着较好的 上海海事大学硕士学位论文摩擦学性能，而高于或低于这个添加量的添加方式，其效果都不是很好 ４．纳米二氧化铈和纳米铜粒子在摩擦副外表起到类似“徽滚珠〞的承载作用以及滑动效应．在小载荷下，纳米粒子主要起微滚珠作用，但是在高温重载的情况下，处于摩擦副外表间的纳米粒子被挤压成微薄片状，从而分割摩擦外表的直接接触，并且在其问形成了滑动系，从而可以降低摩擦，减小磨损。
现在在世界范围内出现了一些带有纳米添加剂的润滑油，这种润滑油可以减少摩擦副间的摩擦，降低磨损，尤其是在商温重载等比拟苛刻条件下显示出了优良的摩擦学性能但是要想使纳米润滑油能真正的产业化，还需要进行更深入的研究建议以后的工作可以从以下几个方面进行： １．对两种或两种以上纳米粒子用作润滑油添加剂的协同机理进行研究 ２．在纳米粒子用作润滑油添加剡之前，首先要慎重地选取纳米粒子，并对纳米粒子进行良好的外表改性，以便纳米粒子能很好地稳定分散在润滑油中，这样才能更好的发挥纳米粒子的优越性能 ３．为了能使纳米润滑油很好地在生产中得到推广应用，还需要进一步将实验室试验研究转入模拟试验、发动机台架试验，以及在实际条件下应用研究 总之，本课题所作的工作是对纳米组合物粒子作为润滑油添加剂摩擦学性能研究领域的探索性工作，本文工作是上海市科研工程“纳米材料在润滑油中应用的关键技术研究〞〔０５Ｆｚ３１〕中的一局部，大量的工作还有待今后进行深入地研究关键词：纳米二氧化铈和纳米铜粒子润滑油添加剂，极压性能，抗磨、减摩性能 上海海事大学硕士学位论文 Ｔｒｉｂｏｌｏｇｉｃａｌｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅｏｆｃｅｒｉｕｍｏｘｉｄｅａｎ ｄｃｏｐｐｅｒ ｎａｎｏｐａｒｔｉｃｌｅｓａｓｌｕｂｒｉｃａｔｉｎｇａｄ ｄｉｔｉｖｅｓ Ａｂｓｔｒａｃｔ Ｔｈｅｎｎｎｏｔｅｃｌｍｏｌｎｇｙａｌｒｅａｄｙｐｌａｙｓａｌｌｉｍｐｏｒｔａｎｔｒｏｌｅｉｎｍａｎｙｓｃｉｅｎｔｉｆｉｃｆｉｅｌｄｓ，ｆｏ ｒｅｘａｍｐｌｅｉｎｐｈｙｓｉｃｓ，ｃｈｅｍｉｓｔｒｙ，ｍａｔｅｒｉａｌｓｓｃｉｅｎｃｅ，ｂｉｏｌｏｇｙ，ｍｅｄｉｃｉｎｅ，ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，ｃｏｍｐｕｔｅｒｓｉｍｕｌａｔｉｏｎｅｎｄＳＯｏｎ．Ｎａｎｏｐａｒｔｉｃｌｅｓａｐｐｅａｒｅｄｉｎｔｈｅｌｉｔｅｒａｔｕｒｅａｒｏｕｎｄ１９８０ｓｉｎｃｏｎｎｅｃｔｉｏｎｗｉｔｈｐｏｗｄｅｒｐａｒｔｉｃｌｅｓｈａｖｉｎｇｐｈｙｓｉｃａｌｄｉｍｅｎｓｉｏｎｓｏｆｌｅｓｓｔｈａｎｌＯＯｎｍｉｎｄｉａｍｅｔｅｒ．Ｉｎｃｏｍｐａｒｉｓｏｎ，ｔｈｅｄｉａｍｅｔｅｒｏｆａｈａｎｍａｈａｉｒｉｓａｂｏｕｔ２０．０００ｎｍｗｉｄｅａｎｄａｓｍｏｋｅｐａｒｔｉｃｌｅｉｓａｂｏｕｔ！，０００锄ｉｎｄｉａｍｅｔｅｒ．Ｅｆｆｅｃｔｓ∞咖ｌｌｉｌｌｇｔｈｅｏｒｏｐｏｒｔｉ嚣ｏｆｍｎａｓｍｍｕｒｅｄｍａｔｅｒｉａｌｓｉｎｃｌｕｄｅｓｉｚｅｅｆｆｅｃｔｓ，ｅｆｆｅｃｔ，ｑｕａｎｔｕｍｔｕｎｎｅｌｉｎｇｅｆｆｅｃｔａｎｄＳＯＯｎ．Ｔｈｅｎｅｎｏｔｅｃｈｎｏｌｎｇｙｕｓｅｄｉｎｌｕｂｒｉｃａｔｉｎｇｏｉｌａｄｄｉｔｉｖｅｓｓｕ如∞ｅｆｆｅｃｔ，ｑｕａｎｔｕｍｈａｖｅｒｅｃｅｉｖｅｄｃｏｎｓｉｄｅｒａｂｌｅａｔｔｅｎｔｉｏｎｉｎｒｅｃｅｎｔｙｅａｒｓ，ｓｉｎｃｅｔｈｅｉｒｐｈｙｓｉｃａｌ，ｃｈｅｍｉｃａｌａｎｄｔｒｉｂｕｌｏｇｉｃａｌｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓａｒｅｑｕｉｔｅｄｉｆｆｅｒｅｎｔｆｒｏｍｔｈｏｓｅｏｆｔｈｅｂｕｌｋｍａｔｅｒｉａｌｓ．Ｎａｎｕｔｅｃｈｎｏｌｎｇｙ－ｈａｓｅｄ哪踟ｅ－ｐｒｅｓｓｏｒｅａｎｄ枷·ｗｅａｒａｄｄｉｔｉｖｅｓｗｅｒｅｆｏｕｎｄｔｏｈａｖｅｈｉｇｈｃｈｅｍｉｃａｌａｅｖｅｎｅｎｄｅｒｅｘｂ锄ｅｃｏｎｄｉｔｉｏｎｓ．Ｔｈｅｓｅｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓｔｒａｎｓｌａｔｅｔｏｌｏｎｇｅｒｅｑｕｉｐｍｅｎｔｏｐｅｒａｔｉｏｎ，ｉｎｃｒｅａｓｅｎｄｐｈｙｓｉｃａｌｓｔａｂｉｌｉｔｙ，ｅｆｆｉｃｉｅｎｃｙ，ｅｘｔｅｎｄｍａｉｎｔｅｎａｎｃｅｉｎｔｅｒｖａｌｓｅｎｄａｌｌｅｖｉａｔｅｆｒｉｃｔｉｏｎ，ｗｈｉｃｈｒｅｄｕｃｅｓｎｏｉｓｅ，ｈｅａｔｅｎｄｖｉｂｒａｔｉｏｎ．Ｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔａｌｂｅｎｅｆｉｔｓｉｎｃｌｕｄｅｒｅｄｕｃｅｄｅｎｅｒｇｙｃｏｎｓｕｍｐｔｉｏｎａｎｄｄｅｃｒｅａｓｅｄａｉｒｐｏｌｌｕｔｉｏｎ．Ｔｈｅｌｏｗｅｒｃｏｓｔｏｆｍａｉｕｔｅｎｅｎ〔：ｏ，ｅｘｔｅｎｄｅｄｅｑｕｉｐｍａａｔｌｉｆｅ，ｉｍｐｒｏｖｅｄｍａｃｈｉｎｅｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅａｎｄｒｅｄｕｃｅｄｄｏｗｎｔｉｍｅｐｒｏｖｉｄｅｓｉｇｎｉｆｉｃａｎｔｅｃｏｎｏｍｉｃｂｅｎｅｆｉｔｓ〞 Ａｄｄｉｔｉｖｅｓｆｏｒｌｕｂｒｉｃａｔｉｎｇｏｉｌｓｗｃｒｅｕｓｅｄｆｉｒｓｔｄｕｒｉｎｇｔｈｅ１９２０ｓ，ａｎｄｔｈｅｉｒｕｓｏｈａｓｉｍ ｐｒｏｖｅｄｌｕｂｒｉｃａｔｉｎｇｏｉｌｓｔｒｅｍｅｎｄｏｕｓｌｙ．Ａｄｄｉｔｉｖｅｓ，ｉｎｉｍｐｒｏｖｉｎｇｔｈｅｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓｏｆｌｕｂｒｉｃａｔｉｎｇｏｉｌｓ，ｈａｖｅｂｅｅｎｕｓｅｄｓｉｇｎｉｆｉｃａｎｔｌｙｉｎｔｈｅｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔｏｆｉｎｄｕｓｔｒｉａｌｍａｃｈｉｎｅｒｙ，ｍｏｄｅｒｎ似ｅｎｇｉｎｅｓ．ａｕｔｏｍａｔｉｃｓｔｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎ，ｒａｉｌｒｏａｄａｎｄｍａｒｉｎｅｄｉｅｓｅｌｅｎｇｉｎｅｓａｓｗｅｌｌａｓｍａｎｙｏｔｈｔｙｐｅｓｏｆｅｑｕｉｐｍｅｎｔ．Ｔｏｄａｙ，ｐｒａｃｔｉｃａｌｌｙａｌｌｔｙｐｅｓｏｆｌｕｂｒｉｃａｔｉｎｇｏｉｌｓｃｏｎｔａｉｎａｔｌｅａｓｔｅｒＯｎＣａｄｄｉｔｉｖｅａｎｄｓｏｍｅｏｉｌｓｃｏｎｔａｉｎａｄｄｉｔｉｖｅｓｏｆｓｅｖｅｒａｌｄｉｆｆｅｒｅｎｔｔｙｐｅｓ．Ｔｈｅａｍｏｕｎｔｏｆｕｓｅｄａｄｄｉｔｉｖｅｓｃ卸ｒｅａｃｈｅｄｔｏ２０％ｏｒｍｏｒｅｏｆｌｕｂｒｉｃａｔｉｎｇｏｉｌｓ．ＴｈｅｅｎｔｉｒｅｌｕｂｒｉｃａｔｉｎｇｏｉｌｉｎｄｕｓｔｒｙｉｓｂｅｃｏｍｉｎｇｍｏｒｅａｎｄｍｏｒｅｄｅｐｅｎｄｅｎｔＯｎａｄｄｉｔｉｖｅｓｕｐｐｌｉｅｒｓｔｏｓｕｐｐｌｙｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙｅｎｄａｄｄｉｔｉｖｅｓｔｏｍｅｅｔｏｉｌｓｐｅｃｉｆｉｃａｔｉｏｎｒｅｑｕｉｒｅｍｅｎｔｓ．Ｔｈｅｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔｏｆｔｈｅｌｕｂｒｉｃａｎｔａｄｄｉｔｉｖｅｉｎｄｕｓｔｒｙｓｔａｒｔｅｄｗｉｔｈａｕｔｏｍｏｔｉｖｅ 上海海事大学硕士学位论文ｍａｎｕｆａｃｔｕｒｅａｎｄｔｈｅｎｅｅｄｆｏｒｓｐｃｃｉａｌｉｚｃｄｌｕｂｒｉｃａｎｔｓ．ＴｈｅｌａｒｇｅｓｔｍａｒｋｅｔｏｆＭＭｄｉｎｖｅｓｉｓｉｎｔｈｅｔｒａｎｓｐｏｒｔａｔｉｏｎｆｉｅｌｄ，ｓｕｃｈａｓｔｒａｉｎｓ，ｃａｒｓ，Ｕ１ｌｃｋｓ，ｌｏｃｏｍｏｔｉｖｅａｎｄｓｈｉｐｓ．Ｔｈｅｒｅａｒｅｓｅｖｅｒａｌｄｉｆｆｅｒｅｎｔｔｙｐｅｓｏｆｌｕｂｒｉｃａｔｉｎｇａｄｄｉｔｉｖｅｓ．Ｔｈｅｔｒａｄｉｔｉｏｎａｌｏｉｌ－ｓｏｌｕｂｌｅａｎｔｉ－ｗｅａｒａｎｄｆｒｉｃｔｉｏｎ－ｒｅｄｕｃｉｎｇａｄｄｉｔｉｖｅｓａｌｗａｙｓｐｒｏｄｕｃｅｔｈｅｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔｐｏｌｌｕｔｉｏｎａｎｄｄｉｓａｄｖａｎｔａｇｅｓｉｎｓｅｖｅ他ｃｏｎｄｉｔｉｏｎｓ．Ｎｏｗａｄａｙｓ，ｉｔｉｓｔｈｅａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｏｆｎａｎｏｐａｒｔｉｃｌｅｓｉｎｌｕｂｒｉｃａｔｉｏｎｔｈａｔｐｒｏｖｉｄｅｓａｎｅｗｗａｙ． Ｉｎｒｅｃｅｎｔｙｅａｒｓ，ｒｅｓｅａｒｃｈｅｓｏｎｎａｎｏｃｒｙｓｔａｌｌｉｎｅｍａｔｅｒｉａｌｓａｒｅｇａｉｎｉｎｇｐｏｐｕｌａｒｉｔｙ ｉｎｓｃｉｅｎｔｉｆｉｃａｎｄｉｎｄｕｓｔｒｉａｌｆｉｅｌｄｓ．Ｌａｒｇｅ－ｓｃａｌｅｎａｎｏｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙｐｒｏｇｒａｍｓ，ｉｎｓｔｉｔｕｔｅｓ，ａｎｄｒｅｓｅａｒｃｈｎｅｔｗｏｒｋｓｈａｖｅｂｅｅｎｉｎｉｔｉａｔｅｄｒｅｃｅｎｔｌｙ∞ａｗｉｄｅｒａｎｇｅｏｆｔｏｐｉｅｓｉｎＡｍｅｒｉｃａｎ，Ｅｕｒｏｐｅ，Ｊａｐａｎ，Ｃｈｉｎａ，ａｎｄｏｔｈｅｒｃｏｕｎｔｒｉｅｓ．Ｉｎｔｅｎｓｅｉｎｖｅｓｔｉｇａｔｉｏｎｓｈａｖｅｂｅｅｎｓｔｉｍｕｌａｔｅｄｂｙｓｅｖｅｒａｌｅｎｖｉｓａｇｅｄａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎａ嘲ｓｆｏｒｔｈｉｓｎ朋ｃｌａｓｓｏｆｍａｔｅｒｉａｌｓ．Ｈｏｗｅｖｅｒ，ｒｅｌａｔｉｖｅｌｙｌｉｍｉｔｅｄａｔｔｅｎｔｉｏｎｈａｓｂｅｅｎｐａｉｄｔｏｔｈｅｉｒｔｒｉｂｏｌｏｇｉｃａｌｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓ，ｅｓｐｅｃｉａｌｌｙ船ａｄｄｉｔｉｖｅｓｉｎｌｕｂｒｉｃａｔｉｎｇｏｉｌｓｂｅｃａｕｓｅｏｆｔｈｅｉｒｐｏｏｒｄｉｓｐｅｒｓｉｏｎｃａｐａｃｉｔｙ．Ｔｈｅｒ目ｌｓｏｏｉｓｔｈａｔｎａｎｏｐａｒｔｉｃｌｅｓｈａｖｅｌｏｗｓｔａｂｉｌｉｔｙａｎｄｔｅｎｄｔｏａｇｇｌｏｍｅｒａｔｅｏｒｍａｋｅａｇｇｒｅｇａｔｅｓｂｅｃａｕｓｅｏｆｔｈｅｉｒｓｔｒｏｎｇｃｏｈｅｓｉｖｅｎｅｓｓａｎｄｈｉｇｈｓｐｅｃｉｆｉｃｓｕ—匦∞ａｒ凇．Ｉｔｉｓｕｓｕａｌｌｙｎｏｔｅａｓｙｔｏｄｉｓｐｅｒｓｅｔｈｅｍ．Ｔｈｅｒｅｆｏｒｅ，ｉｔｉｓｉｍｐｏｒｔａｎｔｔｏｓｔｕｄｙｌｕｂｒｉｃａｔｉｎｇｏｉｌａｄｄｉｔｉｖｅｓｏｆｎａｎｏｐｏｒｔｉｃｌｅｓ．Ｉｎｒｅｃｅｎｔｙｅａｒｓ，ｔｈｅｒｅｓｅａｒｃｈｉｎｓｔｉｔｕｔｅ，ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｉｅｓ，ｔｈｅｅｘｐｅｆｔｓｈａｖｅｃａｒｒｉｅｄｏｕｔｔｈｉｓｒｅｓｅａｒｃｈｗｏｒｋ，ａｎｄｏ。
