固体微粒主动靶向摩擦界面的长效润滑机制与调控

There are a variety of solid particles in the lubricating oil. How to control these particles is one of the key factors to guarantee the normal operation of machinery and equipment. The present project proposal was based on the nano-tribology and research mechanism of solid particles in lubricating oil, through the way of environmental protection and compositing lubricating of solid - liquid. According to the relationship of nano-composite solid lubricant composition, structure, morphology and friction surface and antiwear & friction reduction it was constructed to control the competitive action advantage of nanometer composite particles of solid lubricant on the friction interfaces in the bio-oil. At the same time, it could be realized the synergy lubrication of multi-dimension and multi-form of solid particles and additives in lubricating oil on the friction surfaces. It was discussed the preparation of core-shell structure of nano-molybdenum disulfide with permanent magnetic microspheres to optimize the process conditions and reveal the mechanism of magnetic microspheres active target to interfacial friction. Using the modern surface analysis technology, it was analyzed the friction state and wear mechanism of nano-particles in micro- or nano-scale, and the wear model of solid particles on the interfacial friction. The research results will provide necessary theoretical support and technical guidance for the long-term lubrication theory of high performance green lubricating oils.

润滑油中存在多种固体微粒，如何控制这些微粒的作用是保障机械设备正常运行的关键因素之一。本项目在系统研究纳米摩擦学和润滑油中固体微粒作用机制的基础上，立足环保和固-液复合润滑的思路，从研究纳米复合固体润滑剂的组成、结构、形态-摩擦表面效应-抗磨减摩性能关系的角度，来构建如何调控生物油中纳米复合固体润滑微粒在摩擦界面的竞争作用优势，同时实现多尺寸多形态固体微粒与润滑油中其他添加剂协同润滑摩擦界面的目的。探讨制备具有核壳结构的纳米二硫化钼复合永久磁性微球的优化工艺条件，揭示该磁性微球主动靶向摩擦界面的机制；利用现代表面分析技术，深入分析纳米微粒在微纳尺度的摩擦状态和磨损机制的变化规律，发展固体微粒在摩擦界面的磨损模型，为高性能绿色润滑油的长久润滑提供必要的理论支撑和技术指导。

本项目针对新型代用燃料发动机润滑油中多固体微粒共存的状况，通过主动控制措施，选择性地诱导具有良好润滑功能和磁性核的纳米微球主动靶向摩擦界面，通过微球各组分间的协同效应，实现磁性微球在摩擦界面的长效高效润滑。其重要的结果表现在：（1）探索出主动靶向摩擦界面的纳米抗磨添加剂的制备方法，通过化学沉淀法合成了超顺磁性氧化石墨烯/Fe3O4固体颗粒，纳米二硫化钼磁性润滑剂和无机类富勒烯二硫化钼/石墨烯复合润滑剂等固体颗粒等。通过对这些固体颗粒表面修饰，提高其在基础油中分散性；（2）总结出发动机代用燃料常见的固体颗粒（碳烟）纳米颗粒的形成、分散及其对发动机油摩擦学特性的影响规律，探讨了碳烟对其他固体润滑剂在润滑油中摩擦学特性的影响以及它们在摩擦界面的作用机理和对ZDDP摩擦化学反应膜的影响；（3）开发出一种可控磁场环境的杠杆加载式摩擦磨损试验机和一种在线观测磁场作用下流体中磁性颗粒运动的装置；(4)研究了磁性氧化石墨烯/Fe3O4固体颗粒的摩擦学特性，发现该纳米复合材料中RGO和Fe3O4的协同作用形成有效的摩擦膜来修复磨损表面。(5) 研究了稀土元素在多颗粒润滑油中的作用，通过制备稀土氧化镧/氧化石墨烯纳米复合材料，发现该纳米复合材料能在摩擦界面上形成有效的金属氧化物和石墨烯保护膜，提高了磨损表面的油润湿性及其耐磨性。(6) Nano-LaF3在含碳烟颗粒流润滑的摩擦界面形成了LaF3摩擦膜以及含镧化合物、碳氧化合物及铁氧化合物的化学复合反应膜，同时Nano-LaF3会加大诱导碳烟的石墨化作用，增强了碳烟颗粒流润滑的减摩性。上述结果为提高生物质燃油发动机的抗磨减摩特性，提供必要的理论支撑和技术指导。