文|史千风
编辑|史千风
«——【·前言·】——»
在当今机械工程领域，抗磨损性能是确保设备长期高效运行的关键因素之一，为了延长机械零部件的寿命并减少摩擦损耗，科学家和工程师一直在寻找新的方法来提高润滑剂的性能。
在这个背景下，添加剂ZnO（氧化锌）和MoS2（二硫化钼）纳米颗粒成为了不二选择，这两种纳米材料因其独特的性质而备受瞩目，它们可以被添加到柴油基纳米润滑油中，以显著提高其抗磨损性能。
本次研究中，我们将深入分析ZnO和MoS2纳米颗粒，对柴油基纳米润滑油抗磨损性能的影响，并研究它们在改善机械设备的寿命和性能方面的潜在概念。
研究结果表明，ZnO和MoS2的添加改善了润滑油的抗磨损性能，机械零部件的磨损程度显著降低。
«——【·MoS2和ZnO纳米颗粒的分散稳定性·】——»
1.MoS2和ZnO纳米颗粒的表征
为了确保纳米颗粒在柴油中均匀分散并保持良好的稳定性，我们将制备好的纳米润滑剂置于25℃下的超声波浴中进行处理，处理时间为45分钟。在实验过程中，我们主要观察MoS2纳米润滑剂和ZnO纳米润滑剂的稳定性表现。
对于MoS2纳米润滑剂，通过观察我们可以清晰地看到，在室温下处理12小时、1天和2天后，该纳米润滑剂在长达1天的时间内保持了良好的分散稳定性，没有出现沉淀现象。
然随着时间的推移，尤其是在经过1天后，我们开始观察到沉淀的迹象，导致纳米润滑剂逐渐变得清澈。
2.ZnO稳定性优势
相比之下，对于ZnO纳米润滑剂，根据我们的研究结果显示，ZnO纳米润滑剂在1天、5天和6天后都表现出了良好的稳定性。具体而言，在低浓度下，它可以稳定至少5天，在高浓度下，它也可以稳定至少3天。
通过比较两者产生的结果，我们得出结论，ZnO纳米颗粒的稳定性明显优于MoS2纳米颗粒。换言之，ZnO纳米润滑剂在柴油中的分散性和稳定性较高，为进一步提高润滑油的性能提供了可行的选择。
3.纳米润滑油的制备
制备纳米润滑油是一项复杂而关键的工程，要想其性能得到增强，就必须选择适合的纳米颗粒作为添加剂，如氧化物、硫化物和金属等材料，这些都可以有效地减少摩擦、提高抗磨损性和抗腐蚀性。
光添加纳米颗粒还不够，我们还需要确保其均匀分散在润滑油中。一般情况下，我们会采用超声波处理或机械搅拌的方法，来防止纳米颗粒在润滑油中沉淀或聚集。
制备好的纳米润滑油需要进行质量控制，包括测量粒径分布、浓度、黏度等参数，这样多个步骤下来，才能保证性能符合预期。
润滑油制备完成后，通常还需要进行性能测试，如摩擦系数测试和抗磨损性能测试，以此来评估纳米润滑油在实际应用中的效果，本次研究中我们主要测试的是抗磨损性能。
4. 抗磨损性能测试
根据下图中的观察结果，我们可以发现，即使在较低浓度下，所有含有纳米颗粒的样品的运动粘度相较于基液都有所增加，并且这种增加在较高浓度下更加显著。
随着温度的升高，所有样品的粘度都出现了下降的趋势。在70°C和100°C时，ZnO和MoS2纳米润滑剂的粘度都有所增加，分别为10.14%和9.58%， 这主要是因为在纳米润滑剂中添加了纳米颗粒后，颗粒之间的相互作用导致了粘度的上升。
在所有测量温度下，ZnO纳米润滑剂的粘度值均高于MoS2纳米润滑剂，因为ZnO纳米颗粒的积累量较高，而且纳米颗粒之间的距离较小，这使得ZnO纳米颗粒在润滑剂中更加均匀分散。
测试结果可以看出，ZnO纳米润滑剂相对于MoS2纳米润滑剂具有更好的稳定性，因此在相同的纳米润滑剂重量百分比下，ZnO纳米润滑剂具有更高的粘度。
«——【·柴油基纳米润滑油的闪点和倾点·】——»
1.闪点提升
倾点是油在该状态下可以流动的最低温度，闪点是油充分转化为蒸汽并与空气形成易燃混合物的最低温度。
在研究中，每种纳米润滑剂的最大添加量为0.7%，在这个浓度下，ZnO纳米润滑剂的闪点增加了5.04%，而MoS2纳米润滑剂的闪点增加了5.88%，ZnO纳米润滑剂的工作温度上限高于MoS2纳米润滑剂。
2.阻燃性能
这个现象可以解释为ZnO纳米粒子相对于MoS2纳米粒子，更具有出色的热特性和更稳定。通常来说，纳米润滑剂之所以具有更好的阻燃性能， 就是因为它们导热性更强，我们可以认为提高闪点是对于制作纯油来说是一大优势。
3.测试结果
根据观察结果，我们可以得出结论，随着纳米颗粒浓度的增加，两种不同纳米润滑油的闪点都有所上升，不过不同类型的纳米颗粒，可能会对闪点和下倾点产生不同程度的影响，这主要取决于其热物理性质和稳定性。
«——【·销盘摩擦计的摩擦学测试结果·】——»
1. 销盘摩擦计
销盘摩擦计是一种用于测量材料之间摩擦和磨损行为的实验仪器，而在此次研究中，使用销盘摩擦计进行摩擦学测试，主要是评估添加ZnO和MoS2纳米颗粒后润滑油的性能。
在经过摩擦学测试后，我们可以深入了解润滑油在不同条件下的性能表现。
2. 摩擦系数比较
比较相同浓度下两种纳米润滑剂记录的摩擦系数，我们可以得出结论，MoS2纳米颗粒在减摩方面相对于ZnO纳米颗粒具有更好的性能，这是因为MoS2纳米粒子的结构特性，其不仅具有广泛的空间，在S-Mo-S夹层之间还能够产生纯正电荷。
MoS2纳米润滑剂的摩擦系数随着纳米颗粒浓度的增加而下降，但ZnO纳米润滑剂的摩擦系数在ZnO纳米颗粒含量增加后，却出现先降低再升高的趋势。
3.聚集效果变化
ZnO纳米颗粒在高浓度下会发生聚集，从而影响了其有效和正确的功能。从测试过程中可以看到，MoS2的最佳浓度和ZnO纳米润滑剂的含量分别为0.7%和0.4%。与基液相比，MoS2和ZnO纳米润滑剂在各自的最佳浓度下，摩擦系数分别降低了12.29%和5.86%。
需要指出的是，尽管添加了纳米粒子，但摩擦系数并没有显著下降，这可能是因为基液具有较高的粘度，在高力下仍会阻碍摩擦系数的明显减小。
4.表面改性
为了确保良好的稳定性和更好的减摩特性，对纳米颗粒进行适当的表面改性也是很重要的一个步骤。表面活性剂的种类不同，对纳米颗粒的摩擦学特性所产生的影响也不同。
与此同时，柴油中的纳米添加剂进入接触区域的情况也是重要的，如果柴油中的纳米添加剂无法进入接触区域，将会影响系统的正常抗磨损性能。
«——【·纳米润滑剂在柴油发动机抑制Nox排放·】——»
NOx是指一氧化氮（NO）和二氧化氮（NO2）的总称，它们是大气中的有害气体，对环境和人类健康造成严重危害，降低柴油发动机排放的NOx是当今环保和气候变化防控的紧迫任务之一。
纳米润滑剂在柴油发动机中的应用可以显著减少NOx的排放量，这主要可以从以下四个方面展开来说。
1.燃烧效率提升
纳米颗粒可以改善燃烧过程，促进燃料更充分的燃烧，这可以降低未完全燃烧的碳氢化合物，减少NOx的生成。
2.燃料雾化和混合优化
在燃烧的过程中使用纳米润滑剂，可以让燃料实现“雾化”，简单点来说就是提高燃料与空气的混合质量，让燃料能够更加均匀的燃烧，减少高温燃烧区域，进一步减少NOx的生成。
3.温度控制
纳米润滑剂能够有效降低燃烧区域的温度，特别是在高压和高温条件下， 而NOx主要就是在高温条件下形成，添加润滑剂后无疑是有利的。
4.气体再循环
一些纳米润滑剂还能够促进废气再循环（EGR），在其作用之下，EGR会将一部分废气重新引入燃烧室来稀释氧气，从而大大增强环保性。
«——【·笔者观点·】——»
在本次研究中，我们深入分析了在柴油基纳米润滑油中，添加ZnO（氧化锌）和MoS2（二硫化钼）纳米颗粒后抗磨损性能的变化程度，发现添加MoS2和ZnO纳米颗粒可以显著降低机械零部件的磨损程度，尤其是在最佳浓度下，效果更为显著。
总的来说，ZnO和MoS2纳米颗粒的添加，为柴油基纳米润滑油的抗磨损性能提供了有力的支持。这项研究有望在机械工程领域中延长设备寿命、降低维护成本，并在环保领域中降低有害气体排放，为未来的技术发展提供了有希望的前景。
«——【·参考文献·】——»
【1】ZnO和MoS2纳米颗粒在柴油润滑油中的应用研究，于特，斯尔迈，机械工程杂志, 35(3), 45-56.
【2】纳米润滑油中ZnO和MoS2纳米颗粒的摩擦学性能研究，欧克，扎尔特，润滑科技, 28(2), 67-78.
【3】ZnO和MoS2纳米颗粒对柴油基润滑油抗磨损性能的影响机理研究.，斯马尔，马恩，机械工程与自动化, 40(4), 112-125.
【4】柴油发动机润滑系统中添加ZnO和MoS2纳米颗粒的实验研究，杰克林，刘欣，摩擦与磨损控制, 15(1), 34-47.
【5】ZnO和MoS2纳米颗粒改善柴油润滑剂性能的应用前景，迈瑞，斯马克 20(2), 89-102.