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纳米金刚石与减摩剂(1)--李云鹏

2020-06-03 17:56:13

其实我很少涉及“纳米材料”这个话题,一是本人才疏学浅,纳米这个概念对我来说如云里雾里始终不能得其要领;二是纳米材料作为目前来看依然是个新兴交叉学科,尚处于迅猛发展之中,润滑油作为极具应用特色的一个技术领域,以我之见似乎应滞后一些,更想观察一下纳米材料的应用苗头或者说效果,再论不迟。现如今本人当年的同学中有从事纳米基础性研究的,行业同仁们也时常提及纳米润滑油,呵呵,避之不及。斗胆谈谈对纳米润滑材料的浅见。

 所谓纳米材料,有1~100nm的纳米尺寸结构,正是由于这种结构,使得它具有单个分子和体相材料之间的特殊性。近年来,人们对纳米材料的研究已经渗透到许多领域,由于其所具有的特殊结构和性质以及广阔的应用前景越来越受到人们的广泛关注。纳米物质之所以表现出这些奇异的性能,主要是由于物质进人纳米尺度后表现出了一些宏观物质不具备或在宏观物质中可忽略的物理效应。据目前人们对纳米颗粒的研究,这些效应主要有表面效应、量子尺寸效应、小尺寸效应、宏观量子隧道效应等。

 ①表面效应:纳米级结构的表面原子数所占比例,随纳米结构尺寸的减小而急剧增大。这个可以凭想象就能够得出结论。这种表面原子数占比随纳米结构尺寸减小而急剧增大后引起的性质上的变化称为表面效应。纳米级结构尺寸减小,表面原子数急剧增加,比表面积、表面结合能迅速增大。由于表面原子数的增加,原子配位的不足,必然导致纳米结构表面存在许多缺陷,使这些表面具有很高的活性,即极不稳定性,很容易与其它原子结合。这种原子活性不但引起表面原子输运和构型的变化,同时也引起表面电子自旋构相和电子能谱的变化,对纳米材料的光学、光化学、电学等具有重要影响。在实际应用中有时需对纳米结构加以限域钝化这些表面原子,消除表面态或对纳米结构表面加以修饰以实现其新颖的物理和化学性能。可以想见,润滑剂的物理和化学正是界面科学的一个重要分支,在纳米技术之前,润滑和摩擦的所谓表面吸附与脱离,表面膜的存在于形式已经如此之复杂,如果再加上纳米材料的这种表面效应,润滑技术,当更加丰富多彩。

 

   表  颗粒粒径、原子数、表面原子数占比

 

作者:李云鹏,石油化工科学研究院,教授、高工、研究生导师,1987年南开大学研究生毕业后入职石科院,从事润滑油品及添加剂的研发工作近30年,在国内外学术期刊发表论文70余篇,发明专利15项,所主导研发产品获部级科技一等奖一次,其他奖项若干。


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