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纳米金刚石与减摩剂(2)

时间:2018-09-26 08:29 作者:石科院-李云鹏 点击:
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 ②量子尺寸效应和③小尺寸效应,更多的是和纳米粒子的声、光、电、磁联系在一起的,例如纳米物质之原子的吸收光谱之阈值发生蓝移现象,费米能级由连续向分离过渡而使光学非线性等等,在此不予讨论,但作为常识,我们应该了解,所谓飞机隐形,就是改变纳米颗粒的尺寸,制造具有一定频宽的微波吸收纳米材料,用于电磁波屏蔽的原理。

④宏观量子隧道效应:我的理解是,隧道效应,是物理学中指电子等微观物质具有穿越热垒的能量。纳米颗粒相对于电子而言当然属于宏观物质,发现它也具有隧道效应之后就被称为宏观量子隧道效应,这对于电子器件的微型化具有重要的意义。

顺便一提,个人感觉,在国内,人与科技领域的关系很是微妙,不知是领域因人而异还是人因领域而名,国内的电动汽车和纳米技术,两者有异曲同工之妙。有点儿“妄议”了。

 

         金刚石的球棍结构示意图

金刚石,超高的强度和硬度使其成为重要的磨削材料。金刚石作为目前世界上最硬的物质,具有许多优良的性能,是碳元素的同素异形体之一,其特殊的性能,决定于它无限可延伸的四面体骨架和反式构象的六元环结构。

碳最常见的两种单质是高硬度的金刚石和柔软滑腻的石墨,它们晶体结构和键型都不同,金刚石每个碳都是四面体四配位,类似脂肪族化合物;石墨每个碳都是三角形三配位,可以看作无限个苯环稠合起来。很有意思,碳同素异形体系统横跨完全极端且十分不同的范围,可以这样说:金刚石是终极的研磨剂,石墨却是非常好的润滑剂。虽然如此,却又都可以应用于润滑领域。

              石墨烯

正是金刚石的超高的硬度,使得人们对它在润滑技术方面的应用展开了想象。比如,如果将金刚石制成纳米尺寸的颗粒,那么:

①纳米金刚石这种材料,粒径3-6nm,比表面达390—450g/m2,具有强的共价键性和强烈的亲油疏水性,所以如果在润滑油中能够形成稳定分散的胶体体系,作为极压抗磨剂的固体胶体粒纳米金刚石均匀分布在润滑油中,通过润滑油作为载体,将纳米金刚石碳运转到摩擦界面上,形成以纳米金刚石为支撑点,其间布满基础油的超硬润滑膜,当设备出现边界润滑条件时,它将发挥奇特的效果。

②随着摩擦副表面凹凸不平的微峰的减少,摩擦副之间的接触面积迅速大幅度增加,油膜受到的挤压强迅速减小,油膜不易被破坏,纳米金刚石的球形和准球形颗粒镶嵌于摩擦副之间的接触微凹中,有优异的承载力,摩擦表面形成滚珠轴承效应,表现出良好的润滑性,将滑动摩擦变成了滚动摩擦,摩擦阻力变小,避免了干摩擦现象的发生。

上述假设,是不是很有道理?

 

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。