[00728985]节能减摩抗磨纳米润滑油脂添加剂

摩擦消耗了世界一次能源的1/3，磨损是材料损伤的主要原因之一。润滑则是机械零部件减小摩擦、降低磨损、保证运行可靠性的主要途径。2013年全球润滑油消耗量3500万吨以上，中国达760万吨。润滑油中减摩抗磨添加剂是润滑油的精髓。纳米添加剂因其独特优势成为多功能化、自修复、环境友好润滑抗磨材料的主要发展方向之一。但纳米微粒高的表面能效应导致其极易团聚，难以在润滑油中润湿、分散并保持物理化学稳定性，制约了其作为润滑油添加剂应用，成为纳米科技及润滑材料科技工作者渴望解决的科学及技术难题。项目组在国家“863”、“973”、国家自然科学基金等项目持续支持下，针对纳米材料的化学物理稳定性特别是在液相介质中的均与分散性从源头进行根本解决，取得以下发明与创新： 提出“类高分子反应机理”的设计思想，发明了纳米微粒原位表面修饰技术，即在无机纳米微粒初生成时将功能性有机表面修饰剂以不同化学键结合在纳米微粒的表面，通过修饰剂控制颗粒的大小和防止团聚的发生，并通过表面结构和化学性质的调控赋予纳米微粒优异的分散性和多功能性。总结出以化学键分类的表面有机分子衍生键合模型和形成机理。 成功地将纳米材料用作润滑油脂添加剂，提出了“纳米微粒由于小尺寸效应和表面界面效应，在摩擦过程中通过与摩擦副表面作用形成‘微区固溶体’，实现对磨损表面的原位修复，从而达到良好减摩抗磨效果”的学术观点。并依据基础油分子结构特点，通过对表面修饰剂结构的调控，实现纳米微粒与基础油、清净剂、分散剂等其他添加剂优异的配伍性能。开发了适合于不同工况条件下具有优异润滑、抗磨及自修复功能的纳米节能减摩抗磨润滑油脂添加剂。 研发了表面修饰纳米微粒的工业化生产工艺，自行设计了多功能剪切乳化专用设备及多级连续乳化生产工艺，建成了两条表面修饰纳米微粒工业生产线，首次实现了油溶性纳米铜(合金)系列产品的工业化规模生产，为纳米材料的大规模应用提供了技术保障。 根据仿生摩擦学原理，建立了磨损自补偿效应模型，阐明了磨损表面通过摩擦物理化学反应、能量和物质交换，形成正机械梯度补偿膜的磨损机理，提出了“磨损自补偿润滑”理念。 项目经过20年的系统研究，有关纳米微粒润滑添加剂方面的基础理论、技术开发和工业生产成果，具有完全自主知识产权，并在国内外产生重要影响。同行专家鉴定认为整体技术达到国际先进水平。获国家发明专利20件。发表SCI论文116篇，被引用3320次。摩擦学专业期刊J. Eng. Trib.在相关文章中指出：项目组“发明了一种原位表面修饰纳米微粒制备新技术，在纳米微粒尺寸和分散性控制方面取得重要突破”。分别受邀在Encyclopedia of Inorganic Chemistry及Surfactants in Tribology等专著中撰写有关纳米材料及其摩擦学专题评述。 项目的完成，实现了纳米节能减摩抗磨润滑油脂添加剂的规模化生产和应用。产品经多家权威部门的台架及行车试验评价结果表明，与国内外同级别润滑油产品相比，可节省燃油10%-15%，减少排放大于30%，并具有明显的减振、降噪功能。产品还被中国人民解放军舰船油料实验检测评定中心遴选为在纳米抗磨添加剂及其系列润滑油品方面的合格供方。此外还可广泛应用于钢铁、水泥等行业大型机械设备，起到显著的节能效果。 项目技术2011年以1260万元，独家转让给江苏省南通众诚生物技术有限公司，近3年公司该项目技术的应用新增产值29331万元，新增利税5595万元。 该项目从根本上解决了纳米微粒生产的关键难题，实现了工业化生产和在润滑领域的应用，增强了国产油品在国际市场上的竞争力。可显著提高能源利用率，降低排放，为节能减排提供了新的技术途径。