一、納米粉體潤滑的作用機理

    納米顆粒作為潤滑材料的作用機理還沒有系統的研究結論，目前有多種理論分析。一種認為，納米顆粒尺寸較小，近似球型，在摩擦副間可以類似微軸承作用，減少了摩擦阻力，降低了摩擦系數，減少了磨損，這種“滾珠軸承”的摩擦原理目前還缺乏進一步的實驗支持。另外一種理論是薄膜理論，認為在摩擦過程中納米顆粒在摩擦副上形成一層納米薄膜，納米薄膜的功能不同于一般的薄膜，它的韌性、抗彎強度均大大優于一般薄。這層膜減小了摩擦，提高了承載能力從而減輕了磨損。另外，“第三體”抗磨機理認為，納米顆粒添加劑對摩擦副凹凸表面的填充作用以及表面的摩擦化學反應形成了穩定的“第三體”，具備優越的抗磨效果。

二、目前常用納米添加劑的種類及特點簡介

1、納米金屬粉

超細金屬粉以適當方式分散于各種潤滑油中可形成一種穩定的懸浮液，這種潤滑油每升中含有數百萬個超細金屬粉末顆粒，它們在摩擦過程中可以與固體表面相結合，形成光滑的保護層，同時填塞微劃痕，從而大幅度降低摩擦和磨損，尤其在重載、低速和高溫振動條件下作用更為顯著。目前應用較多的金屬納米粉包括銅、錫、銀粉末等，這些金屬納米粉有著與傳統添加劑不同的減摩抗磨機理。

2、納米金屬氧化物

對于納米金屬，因其具有很高的比表面積，當溫度升高時，在空氣中極易發生氧化、團聚，進而在潤滑油中沉淀下來，因此研究納米氧化物作為添加劑這一課題十分活躍。試驗結果表明，有機基團修飾的TiO2納米粒子具有優良的抗磨、減摩能力，且減摩性能優于ZDDP。分析其作用機理認為，納米粒子的小尺寸效應、表面效應等納米效應引起n-TiO2熔點下降、燒結溫度下降。在摩擦過程中，表面局部溫度高，納米TiO2處于熔化、半熔化或燒結狀態，形成一層納米陶瓷薄膜，它的韌性、抗彎強度均大大超出一般的薄膜，而納米粒子又具有高擴散能力和自擴散能力，因此納米TiO2粒子極可能在摩擦過程中擴散滲透到金屬基體中，并且有可能與金屬基體生成Fe2(TiO3)3、TiC等固溶體，從而表現出優異的抗磨減摩性能。

3、納米氮化物

納米氮化鋁陶瓷粒子隨潤滑油作用于發動機內部的摩擦副金屬表面，在高溫和極壓的作用下被激活，并牢固滲嵌到金屬表面凹痕和微孔中，修復受損表面，形成納米陶瓷保護膜。因為這層膜的隔離作用，從而極大的降低摩擦力，將運動機件間的摩擦降至近乎零，通過改善潤滑，可降低摩擦系數、提高抗磨能力，可延長機械零件壽命。其添加量僅僅為萬分之二。

4、其他類型納米添加劑

稀土元素具有4f電子特征，其化合物具有許多特殊性能。隨著納米技術的發展，許多研究者紛紛將目光投向納米稀土三氟化物在潤滑油中的應用研究上。有研究者采用微乳液法制備含氮有機物修飾的納米LaF3，摩擦學試驗表明，納米LaF3在液體石蠟中的承載能力略低于ZDDP，抗磨性能優于ZDDP。表面分析證明，表面修飾納米LaF3經摩擦發生了化學反應，在表面生成了含C、N有機物的物理吸附膜，含氧化鑭、氟化亞鐵及四氧化三鐵等無機物的化學反應膜，從而形成了邊界潤滑膜。

三、納米粉體潤滑添加劑的表面改性

由于納米粉體的表面積大、表面能高使得納米粉體很容易團聚，因此要保證納米粉體在分散介質中以納米級的顆粒存在并且不發生團聚，就要對其進行表面改性。納米粉體的表面改性即納米顆粒表面與表面改性劑發生作用，改善納米粒子表面的可潤濕性，增強納米顆粒在介質中的界面相容性，使納米粉體容易在有機化合物或水中分散。根據納米顆粒與改性劑表面發生作用的方式，改性的機理可分為包覆改性、偶聯改性等。

1、包覆改性

包覆改性也叫物理改性，即用無機化合物或者有機化合物(水溶性或油溶性高分子化合物及脂肪酸皂等)對納米粒子表面進行包覆，對納米粉體團聚起到減弱或屏蔽，而且由于包覆物而產生了空間位阻斥力，使粒子再團聚十分困難，從而達到改性的目的。表面物理改性采用的方法主要有兩種：1）在溶液或熔體中高分子沉積、吸附到顆粒表面包覆改性；2）單體吸附包覆后聚合。

2、表面化學改性

該方法可以在改性物和納米顆粒之間產生很強的相互作用力?；瘜W處理的放大主要有：表面活性劑法、表面接枝改性法、酯化法。

小結：納米粉體材料獨特的結構使其具有奇特而優異的摩擦學性能，以這些納米粉體作為添加劑可使潤滑油的減摩抗磨性能得到大幅度提高，同時在節約能源和改善尾氣排放等方面的效果也十分突出，為解決潤滑領域中長期未能解決的難題開辟一條了新途徑，其應用前景非常廣闊。開發適合工業化生產的高性價比納米材料合成技術，優化納米粒子大規模生產的制備工藝，提高納米添加劑產品的穩定性，是未來納米粉體潤滑添加劑的技術主攻方向。綜上所述，納米材料在潤滑領域有著廣闊的前景，值得企業和科研機構投入人力及物質資源在該領域進行研發和創新。