纳米润滑油

锡、铟、铋及其合金的熔点都低于300℃，许多有机溶剂的沸点都高于这一温度，并能长时间保持稳定，因此便于找到合适的反应介质。直接分散法制备锡、铟和铋纳米微粒及其摩擦学性能纳米微粒由于具有特殊的物理化学性能和较小的粒子尺寸在摩擦领域中倍受关注, 而将纳米微粒用作润滑油添加剂是润滑领域中的一个研究热点。研究表明纳米微粒由于自身组成和结构上的特点，具有不同于传统有机润滑添加剂的润滑特性。具体表现在以下三个方面：

（1）纳米微粒多为球形，它们在摩擦对偶面间可能起一种类似“球轴承”的作用，从而有效提高润滑油的摩擦学性能；

（2）在重载荷和高温下，摩擦对偶面间的纳米微粒可能被压平，形成一滑动系，从而降低摩擦和磨损；

(3) 纳米微粒可以填充在工件表面的微坑和损伤部位，有可能实现摩擦表面的原位修复。金属纳米微粒润滑剂兼有纳米微粒上述三种机制的联合作用，被认为最有可能成为新一代的润滑添加剂。

据中国工程院“摩擦学科学与工程应用现状与发展战略研究” 报告的数据：世界上每年能源应用总量的三分之一消耗在摩擦损失上，机械零部件的70%－80%因摩擦磨损而失效报废。在能源消耗上，我国已成为世界第三大能源消费国，能源利用率仅为32%，大大低于发达国家。低效率、高比例的消耗，严重制约着我国企业效益、社会效益的增长。因此，在全球面临日益加剧的资源、能源和环境问题的严峻形势下，摩擦学的研究和工业应用己引起世界各国的高度重视，摩擦学已经成为许多科学、技术和工程领域的重要科学基础与技术支撑。在我国由于经济处于资源、能源消耗型高速发展时期，技术应用水平较低，对资源、能源的极大浪费和环境污染问题形势更为严峻，温家宝总理在2008年3月5日举行的全国人大十一届政府工作报告中提出我国要在十一五期间实现“节能减排重大技术突破”，中国工程院在徐匡迪院长的倡导下，组织15位院士，260多名专家、教授完成了“摩擦学科学与工程应用现状与发展战略研究”，分析阐述了摩擦学科学的意义、工程应用现状与发展战略对策。

资料显示：在市场上所售纳米金属润滑油添加剂通常为100nm以上大粒径无机纳米微粒，由于其结构、密度、尺寸等因素的影响，在润滑油脂等有机介质中的分散性、亲润性较差，易团聚、沉淀、不能发挥纳米金属抗磨材料的特殊抗磨效应，抗磨减摩效果较差，因此全球抗磨剂类产品的使用尚处于低技术水平、低效益阶段。在国内因为节能减排关键性技术没有实现突破，往往由于技术的先进性和成熟度不够造成投资效益差和资金浪费。

值得注意的是一方面是非常强烈的市场需求，一方面摩擦学的发展意义尚没有引起政府、社会足够的重视和支持。其实早在上世纪九十年代初就有所谓美国产品进入中国，并引发了一场长达近7-8年的汽车抗磨剂使用高潮，本世纪02年底又有人以零磨损运作汽车市场，并引发了一场更为强烈的汽车抗磨剂使用高潮，但这一次仅仅2-3月便草草退出了市场，并引来不少质量官司，究其原因主要还是技术和质量问题。然而面对巨大的市场蛋糕和汽车用户更能自主消费的特点，在缺乏高性能产品供应市场和政府监管不力的情况下，不法商人在运做此类产品时有意误导消费者，夸大其词。更可悲的是某些国际著名的大石油公司也生产这类低技术产品，在中国市场肆意敛取不义之财。如今汽车用户谈到汽车抗磨剂时，就会想到“500公里无机油行使、1000公里无机油行使、磨损修复、10万公里添加一次”等名词。抗磨剂在中国成了骗人的代名词，让人谈虎色变，使整个中国社会对抗磨剂类产品失去了信心。虽然一些非法商人短期获得了暴利，但它扰乱了市场次序，对本来就很脆弱的摩擦学和消费者心理的打击是致命的、深远的，政府应为磨擦学正名。

同常规材料相比，纳米材料是一种低维材料。由于材料的超细化，其表面层原子占有很大的比重，所以纳米材料实际上是晶粒中原子的长程有序排列与无序界面成分的组合。将纳米材料应用于润滑体系，是一个全新的研究领域。被用作润滑油添加剂加以研究的纳米微粒主要有纳米单质、纳米氧化物、纳米氢氧化物、纳米硫化物、纳米稀土化合物以及聚合物纳米微粒等。其中低熔点金属，例如锡、铟、铋及其合金等，是常用的膜润滑材料和防护材料。这类金属的纳米微粒作为润滑油添加剂有望显著改善润滑油的摩擦学性能。铋纳米微粒添加剂的研究表明，铋是“环境友好”的、与S、P、Cl 等元素有良好协同性的、唯一可以取代铅的重金属元素。但是，这类金属的纳米微粒通常是由化学法来制备的。例如锡和铟纳米微粒常常通过相应的金属有机化合物热分解来制备，铋纳米微粒是还原法来合成的，这些方法仅适宜于实验室研究。对于这类金属及其合金纳米微粒，可以采用直接分散的方法进行制备。这种方法的特点是使用单一的试剂（金属单质或合金），并且金属单质的成本远远低于其相应的金属盐、金属有机化合物, 因此这种方法有获得工业化的可能。

稀土润滑油及其制备方法^[1]，所述的稀土润滑油具体包含1％～2％纳米石墨烯、3％～10％聚甲基丙烯酸甲酯包覆的氧化钇/氧化镧纳米粒子、5.7％～10％硼酸盐、2％～8％表面活性剂、3％～10％摩擦改进剂、2％～10％丁二酸二甲酯、0.3％～10％戊二酸二甲酯、45％～65％基础润滑油，通过对添加的稀土化合物进行了有机改性，提高在基础油中的分散性，同时稀土化合物对硼化物的分解具有“摩擦催化裂化”作用，使摩擦表面活性硼原子增加，从而提高了材料的表面硬度和耐磨性能，进而产生协同润滑的作用，本发明制备的稀土润滑油由于含有稀土元素，且不含硫、磷等腐蚀性物质，对机件本身没有损害，不产生环境污染，可广泛应用于工业生产。

高效节能纳米抗磨剂的研究成功，实现了“节能减排重大技术的突破”，开创了世界润滑与摩擦领域高效节能纳米抗磨添加剂产品应用的新时代。

专家预测，在中国全面实施“高效节能纳米抗磨技术”^[2]，前期每年市场需求该类产品在100万吨以上，产值会超过1600亿元，利润增加510.88亿元，同时可节约石油当量近亿吨，增加综合经济效益数万亿元。正因为如此，项目的研究具有非常广阔的市场前景和深远的社会意义，不仅节约大量资源，而且改变管理理念，改变企业、社会经济增长方式，实现循环经济发展，甚至对人类社会意识形态、社会发展方式产生深远影响。