隨著工業技術的發展，設備不斷向高速、重載、集成化、高精度的方向發。不過機械運行條件的苛刻以及內部溫度的過高，往往會導致設備內部的摩擦磨損，為了這類型的負面影響，就需要大量使用潤滑劑——一方面潤滑油脂可以利用流體壓力分隔表面，避免設備兩端接觸；另一方面可以犧牲性的表面化學膜保護表面，避免粘著和磨粒磨損的損傷。

潤滑原理

注：

摩擦力的來源，目前被主要接受的觀點可分為兩方面：一是滑動時接觸點粘著點被剪斷；二是硬金屬表面的微凸體嵌入軟金屬表面，運動過程中產生推碾和犁溝效應。

但為了取得更好的潤滑效果，人們現在還會使用納米顆粒來改善潤滑油脂的技術指標，比如說二氧化硅（SiO₂），就是一種相當不錯的潤滑油添加劑。

二氧化硅主要起什么作用？

SiO₂在潤滑油脂中所起的作用，與它的表面結構息息相關——通過紅外光譜研究可發現，納米SiO₂表面含有硅氧烷基、自由羥基和形成氫鍵的羥基。其中，Si-O活性與其所處的位置有關，處于結構中心的Si-O鍵具有極性，結合能力大；處于微粒表面的Si-O鍵活性大，能與其他分子發生力的結合作用。而Si-OH基團具有很強的活性，易于與其周圍離子發生鍵合作用。

1、稠化劑

稠化劑是潤滑油脂中的重要組分，它能使基礎油被吸附和固定在骨架結構中，形成具有穩定結構的潤滑劑。納米SiO₂作為一種無機稠化劑本身不熔化，所制得的潤滑油脂滴點高，具有良好的高溫潤滑性能和氧化穩定性，是制造高溫潤滑脂理想的稠化劑。另外，SiO₂的稠化能力與它的粒徑大小有關。粒徑越小，比表面積越大，稠化能力越強，用量也越少。

大比表面積、高吸油值的二氧化硅顆粒

2、直接作為潤滑添加劑使用

由于納米材料具有比表面積大、高擴散性、易燒結性、熔點降低等特性，將納米材料作為添加劑時，可以在摩擦表面形成一層易剪切的薄膜，降低摩擦系數，還可對摩擦表面進行一定程度的填補和修復。另外由于納米粒子尺寸較小，可以認為近似球形，像鵝卵石一樣自由滾動，因此可起到微軸承作用，使承載能力提高。

例：霍玉秋等以正硅酸乙酯和氨水為原料，制備出具有無定形晶體結構、粒徑約為60nm的單分散球形SiO₂納米微粒。由于單分散納米SiO₂微粒表面含有大量的羥基和不飽和殘鍵，在金屬表面可發生強烈的化學吸附，形成牢固的吸附膜，從而保護金屬摩擦表面，顯著提高基礎油的承載能力和減摩抗磨性能。

3、表面改性后作為潤滑添加劑使用

就化學組成而言，納米SiO₂表面的特點是有一層均勻的硅氧烷和單獨的羥基，羥基的存在會讓添加了SiO₂的潤滑劑抗水性能較差，易硬化，高溫條件下容易失去流動性。不過羥基活性高，易于進行化學反應，因此納米SiO₂表面很容易被改性，表面改性的原理不是重點，但是改性后就能減少甚至避免這些弱點，最后制得高溫性能和抗摩性能良好的潤滑劑。

例：李小紅等以硅酸鈉為前驅體，在納米微粒生成的過程中加入有機修飾劑M-2，合成了型號為DNS—Am的SiO₂微粒；以正硅酸四乙酯為前驅體，以含不飽和雙鍵的長碳鏈化合物M-7為修飾劑，采用原位表面修飾法合成出RNS-D型可反應性納米SiO₂。

這兩種微粒的表面鍵合了親油性的有機碳鏈化合物，在油性介質特別是潤滑基礎油中有很好的分散性，粒徑都在10~20nm之間。研究人員在汽油機中分別添加質量分數為0.3%的DNS-Am型和RNS-D型SiO₂納米微粒后，發現前者在大往復試驗機上摩擦因數減少了40.7%，磨損量降低了69.0%，后者則減少了35.8%和54.0%，均有明顯效果。

結語

可看出，納米SiO₂顆粒在潤滑劑領域確實具有很不錯的應用前景。而且由于潤滑劑在使用和后處理過程中難免對環境造成一定的污染，因此像SiO₂一樣添加量少且無污染的材料，對于降低成本和環境保護來說確實存在重要意義。

資料來源：

納米二氧化硅在潤滑劑中的應用，陳文君，文慶珍，謝治民。

納米顆粒添加劑在潤滑油中的應用，黃昆。

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