据统计,摩擦消耗世界一次能源的三分之一到二分之一,80%的机械磨损是由磨损造成的,2017年摩擦磨损造成的损失近 3万亿元,因此减小磨损所带来的资源浪费成为改善环境的重要问题。
润滑油的润滑作用是降低摩擦磨损的主要方法,在润滑油中加入减磨抗磨剂,能够有效提高润滑油的性能。人们对润滑油的要求越来越高,润滑油添加剂的发展也趋向于高质量型、环境友好型。纳米材料研究的不断突破,其作为添加剂在摩擦学中的应用也越来越受到人们的关注。

纳米微粒由于其粒径较小,通过亲油性物质修饰后,能够使润滑油拥有良好的润滑性能,具有区别于其他添加剂的优势。

(1)优异的抗磨减磨性。纳米材料与其他润滑油添加剂相比具有明显的抗磨减磨性能,目前的机理解释主要有①“微轴承”理论。即在摩擦表面之间起到一个轴承的作用,进而降低摩擦力;②“膜”理论。即在摩擦表面纳米微粒形成了薄薄的一层膜,进而起到减磨抗磨的作用;③“修复”理论。由于纳米微粒的粒径较小,当出现磨损时,在摩擦表面会出凹陷,纳米颗粒很容易沉积在表面,对摩擦表面进行修复,进而减小磨斑、降低摩擦系数。
(2)适用于高温领域。目前很多高端机械装置都是在高温下使用的,因此对润滑油的温域范围也越来越高。纳米材料本身容易在高温条件下发生聚沉,部分纳 米润滑油添加剂已经实现在高温条件下的使用,这是因为对其微粒表面进行了油类物质的修饰,例如油胺修饰的 WS2纳米微粒,因其在高温条件下合成的,具有良好的热稳定性,实验结果表明其在高温条件下使用也能够实现减磨和抗磨作用。
(3)高负荷条件下的使用。一些最新的纳米摩擦研究发现,经改性的纳米微粒加入到酯类油中也能够实现良好的润滑作用,而酯类油本身作为基础油,能够实现高负荷领域的使用,纳米微粒与酯类油配伍的润滑油可以实现在高负荷下的使用。
(4)节能环保。纳米润滑油添加剂的应用使环境污染问题有了很大改善,最主要的部分是降低磨损带来能源的节省;纳米微粒形成的薄膜能够隔绝摩擦过程中产生的有害蒸汽和杂质;纳米添加剂一般不含有重金属,不会造成污染以及对人体的危害。
(5)用量少。研究表明少量的纳米微粒就能够达到很好的减磨抗磨效果,这可能和纳米微粒在摩擦副表面的吸附停留有关,吸附在表面的微粒短时间内不会脱落,在摩擦的表面形成“滑动摩擦”或“滚动摩擦”,实现少量高效。