摘 要

在机械系统中，由于摩擦和磨损会导致设备的使用效率降低，同时也会影响到机械设备的可靠性和耐久性。据估计，全世界大约有三分之一的能源以各种形式消耗在摩擦上，因此发展更先进的润滑技术以降低摩擦，磨损具有非常重要的意义。

超滑是一种降低摩擦的润滑技术。超滑是指两个物体表面之间的摩擦力靠近于零的润滑情况。然而现实中，因为摩擦系统各类要素的干扰和测量极限的限定，通常将摩擦系数达到0.001量级或更低时的润滑形态称之为超滑。对超滑规律和机理的探究，不仅对研究摩擦和润滑的本质极具十分重要的意义，并且在传统机械润滑系统和纳米机械系统方面具有重要的工程应用价值。

本文采用1,3-二酮类超滑润滑剂为研究对象，利用红外光谱仪、热重分析仪、流变分析仪探索其物理化学特性特别是流变学性能。红外光谱测试证明润滑剂1-(4-ethyl phenyl)nonane-1,3-dione (EPND-02/06)已成功制备；热重分析表明EPND-02/06作为润滑剂的使用温度不应超过200 ℃；流变学分析表明EPND-02/06的动力粘度随剪切速率升高而减小、随温度升高而减小。通过本文的研究，对此新型油基超滑材料有更深入地认识，为其摩擦性能和润滑机理的研究打下基础。

关键词： 超滑；合成润滑剂；流变学

Abstract

In mechanical systems, due to friction and wear will lead to lower efficiency in the use of equipment. At the same time, it will affect the reliability and durability of the mechanical equipment. according to the estimation, about 1/3 of the world's energy is consumed in various forms. Therefore, the development of more advanced lubrication technology to reduce friction and wear is of great significance.

Superlubricity is a kind of lubricating technology to reduce friction. Superlubricity is the lubrication state that the friction between two surfaces is close to zero. In practice, duo to various factors of the friction system interference and measurement limit, superlubricity, or ultralow friction, could be phrased when the friction coefficient reaches 0.001 magnitudes or lower. Research of the law and mechanism about ultralow friction, not only has important significance to explore the traditional friction and lubrication, but also has important engineering application value in the traditional mechanical lubrication system and nano mechanical system.

Using infrared spectroscopy, thermogravimetric analysis, and rheological analyzer, this paper explores the physical and chemical properties, especially the rheological properties, of 1,3-diketone lubricants. The infrared spectrometer test proves that the lubricant 1-(4-ethyl phenyl)nonane-1,3-dione (EPND-02/06) has been successfully prepared, thermogravimetric analysis shows that EPND-02/06 should be utilized lower than 200℃, rheological analysis shows that the dynamic viscosity of EPND-02/06 decreases with the increase of shear rate and temperature. Through the research of this paper, we have a more in-depth understanding of this novel oil-based superlubricity material, which can supply a foundation for the study of their tribological performance and lubrication mechanism.

Key words: superlubricity; synthetic lubricant; rheology

目 录

摘 要 I

Abstract II

目 录 1

1 绪论 2

1.1 摩擦学概述 2

1.1.1 摩擦力 2

1.1.2 磨损 2

1.1.3 润滑 3

1.2 超滑简介 5

1.2.1 超滑概述 5

1.2.2固体超滑 6

1.2.3 水基超滑 7

1.2.4 油基超滑 7

1.2.5 超滑的研究现状与存在的问题 8

1.3 本研究的目的与意义 9

2 实验材料与测试方法 11

2.1 润滑剂材料 11

2.2傅里叶红外光谱仪 12

2.3 热重分析仪 13

2.4 旋转流变仪 13

3 结果与讨论 15

3.1 红外光谱分析 15

3.2 热重分析 15

3.3 流变学分析 16

4 结论与展望 18

4.1 结论 18

4.2 展望 18

参考文献 19

致 谢 21

1 绪论

1.1 摩擦学概述

摩擦学的研究通常会与各类要素有关，其中的关系十分复杂，并且会与许多学科有关，比如固体学、流体学、流变学、热力学、数学、材料学、光学、化学物理以及化学和物理学等内容^[1]。所以研究摩擦学需要通过多种学科来研究其相关特点。由于摩擦往往发生在物体表面之间，摩擦学的研究受到较多的要素干扰，从而使摩擦学的理论探讨与实际分析相对困难。由于现代化科学技术的发展，理论探究和实际分析得到了飞快的发展，促进了摩擦学的研究方法逐渐由宏观向微观方向去发展；由定性进入定量；由静态进入动态；由单一学科向多门学科研究的方向进行发展^[2]。

摩擦学的研究对于各个国家的经济都是十分的重要。根据有关数据，全世界的由于各类机械之间的摩擦而以各种形式消耗了占全世界三分之一的能源^[3]。由于摩擦磨损会导致机械系统中的零部件失去工作而失效是引起机械失效的最主要原因之一。因为，摩擦学的研究而降低摩擦系数是对产品质量的提高以及机械设备的使用效率都具有着关键作用。所以，提高润滑降低摩擦和磨损是为了增加机械的使用寿命，提高能源的使用效率和各种原材料的使用效率的一项必要的措施。由于摩擦学对于人们的生活和工业化的发展都密切相关，所有受到了各个国家的发展重视，成为最近发展最快的一门科学技术，并使其在各个领域类得到了充分的运用。