中國粉體網(wǎng)訊  近日，中國科學院蘭州化學物理研究所在六方氮化硼基潤滑材料研究中取得進展，該納米潤滑課題組基于h-BNNSs層間相互作用、結構及功能調控的策略，開展了h-BNNSs基潤滑劑添加劑設計、開發(fā)、潤滑性能優(yōu)化以及摩擦學機制等方面的研究，設計制備出一系列h-BNNSs基潤滑劑添加劑。

隨著人們環(huán)境保護意識增強，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（基礎油、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)定分散于潤滑介質中充當添加劑。因此，如何提高h-BNNSs在潤滑介質中的分散穩(wěn)定性成為其能否作為潤滑劑添加劑的關鍵問題之一。

納米h-BN的分散方法有物理分散法和化學分散法兩種。

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械能對粒子表面進行激活，以此來改變它的晶體結構及物理化學結構。于是就將這種沒有化學反應而僅以機械力進行的強制分散稱為物理分散法。機械分散法是最簡單也是最廣泛應用的物理分散法，一般有研磨、普通球磨、振動球磨、空氣磨和機械攪拌等。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，用適當頻率的超聲波進行處理，是一種強度很高的分散手段，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)模生產的成本高。

化學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，改變顆粒表面的性質，從而改變顆粒與液相介質及顆粒之間的相互作用，使顆粒間有較強的排斥力，可以更為持久地抑制團聚。盡管物理分散法可以較好地實現(xiàn)納米顆粒在液相介質中的分散，但機械力的作用一旦停止，顆粒間由于范德華力的作用，又會相互聚集。要得到真正意義上的納米粒子，首先應打散粒子中的硬團聚，這主要屬于物理分散的過程。因此實際生產中常將物理分散和化學分散結合起來，利用物理手段解決團聚，加入分散劑實現(xiàn)漿料穩(wěn)定化，可以達到較好的分散效果。

圖片氟、氫摻雜h-BNNSs層間摩擦行為的調控與機理研究

蘭州物化所納米潤滑課題組基于對電子分布狀態(tài)與相應摩擦性能之間的構效關系，研究提出了通過調整h-BNNSs體系的電子結構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）等原子促進電子在雙層h-BNNS層間和層內的再分布，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控層間的摩擦學行為，尤其在層間距達到臨界數(shù)值時，體系可以實現(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，并為實驗分析和工程應用提供了良好的理論基礎。相關研究結果發(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展

[2]蘭州化學物理研究所.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性能研究

（中國粉體網(wǎng)編輯整理/山川）

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