中國粉體網(wǎng)訊  近日，中國科學(xué)院蘭州化學(xué)物理研究所在六方氮化硼基潤滑材料研究中取得進(jìn)展，該納米潤滑課題組基于h-BNNSs層間相互作用、結(jié)構(gòu)及功能調(diào)控的策略，開展了h-BNNSs基潤滑劑添加劑設(shè)計(jì)、開發(fā)、潤滑性能優(yōu)化以及摩擦學(xué)機(jī)制等方面的研究，設(shè)計(jì)制備出一系列h-BNNSs基潤滑劑添加劑。

隨著人們環(huán)境保護(hù)意識增強(qiáng)，開發(fā)無污染、無毒、生物降解性好的“綠色”潤滑劑愈加重要。潤滑劑的主要組成要素是潤滑介質(zhì)（基礎(chǔ)油、水、離子液體等）和添加劑，因而開發(fā)“綠色”添加劑成為重要研究課題之一。

典型的六方氮化硼的摩擦過程示意圖

然而，由于h-BNNSs化學(xué)穩(wěn)定性好，難以改性，使其較難長期穩(wěn)定分散于潤滑介質(zhì)中充當(dāng)添加劑。因此，如何提高h(yuǎn)-BNNSs在潤滑介質(zhì)中的分散穩(wěn)定性成為其能否作為潤滑劑添加劑的關(guān)鍵問題之一。

納米h-BN的分散方法有物理分散法和化學(xué)分散法兩種。

物理法分散納米材料主要是利用外加剪切力或撞擊力等機(jī)械能對粒子表面進(jìn)行激活，以此來改變它的晶體結(jié)構(gòu)及物理化學(xué)結(jié)構(gòu)。于是就將這種沒有化學(xué)反應(yīng)而僅以機(jī)械力進(jìn)行的強(qiáng)制分散稱為物理分散法。機(jī)械分散法是最簡單也是最廣泛應(yīng)用的物理分散法，一般有研磨、普通球磨、振動(dòng)球磨、空氣磨和機(jī)械攪拌等。此外還有超聲波法，是將需要處理的顆粒直接置于超聲場中，用適當(dāng)頻率的超聲波進(jìn)行處理，是一種強(qiáng)度很高的分散手段，可獲得較為理想的分散效果。但是超聲波分散過程能耗較大，大規(guī)模生產(chǎn)的成本高。

化學(xué)分散法是在懸浮體中加入分散劑，使分散劑與納米顆粒的表面發(fā)生反應(yīng)，改變顆粒表面的性質(zhì)，從而改變顆粒與液相介質(zhì)及顆粒之間的相互作用，使顆粒間有較強(qiáng)的排斥力，可以更為持久地抑制團(tuán)聚。盡管物理分散法可以較好地實(shí)現(xiàn)納米顆粒在液相介質(zhì)中的分散，但機(jī)械力的作用一旦停止，顆粒間由于范德華力的作用，又會(huì)相互聚集。要得到真正意義上的納米粒子，首先應(yīng)打散粒子中的硬團(tuán)聚，這主要屬于物理分散的過程。因此實(shí)際生產(chǎn)中常將物理分散和化學(xué)分散結(jié)合起來，利用物理手段解決團(tuán)聚，加入分散劑實(shí)現(xiàn)漿料穩(wěn)定化，可以達(dá)到較好的分散效果。

圖片氟、氫摻雜h-BNNSs層間摩擦行為的調(diào)控與機(jī)理研究

蘭州物化所納米潤滑課題組基于對電子分布狀態(tài)與相應(yīng)摩擦性能之間的構(gòu)效關(guān)系，研究提出了通過調(diào)整h-BNNSs體系的電子結(jié)構(gòu)來改變層間相互作用，從而降低h-BNNSs層間摩擦的方法。研究基于“egg-box”模型，引入氟（F）、氫（H）、氧（O）等原子促進(jìn)電子在雙層h-BNNS層間和層內(nèi)的再分布，從而改變層間的相互作用能（如上圖）。這種能量變化可以有效調(diào)控層間的摩擦學(xué)行為，尤其在層間距達(dá)到臨界數(shù)值時(shí)，體系可以實(shí)現(xiàn)超低摩擦。該研究為控制和降低二維納米材料層間的摩擦提供了新策略，并為實(shí)驗(yàn)分析和工程應(yīng)用提供了良好的理論基礎(chǔ)。相關(guān)研究結(jié)果發(fā)表在J.Appl.Phys.、Europhys.Lett.、PhysicaE上。

參考來源：

[1]曹浩等.用作減摩添加劑的納米六方氮化硼的研究進(jìn)展

[2]蘭州化學(xué)物理研究所.蘭州化物所在六方氮化硼基納米潤滑材料研究中取得進(jìn)展

[3]劉超林 .二維層狀 β-氫氧化鎳及六方氮化硼 納米潤滑添加劑的摩擦學(xué)性能研究

（中國粉體網(wǎng)編輯整理/山川）

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