纳米润滑材料与技术

　　国家出版基金项目资助出版
 

　　作者在多年从事纳米润滑材料与技术研究工作的基础上，并借鉴国内外相关研究成果，对纳米润滑材料与技术的研究和应用进行了较为系统的分析阐述。《纳米润滑材料与技术》共8章，分别介绍了纳米润滑材料与技术所涵盖的主要内容，纳米粒子在润滑油脂中的减摩抗磨原理和应用，几类纳米润滑薄膜如纳米陶瓷薄膜、纳米金属薄膜和纳米碳基薄膜，纳米材料在聚合物复合材料中的应用，纳米晶化的陶瓷、金属和金属间化合物材料，最后对纳米摩擦学和纳米仿生润滑材料进行了简要介绍。

　　周 峰 研究员，博士生导师。1997毕业于山东师范大学化学系，现任中国科学院兰州化学物理研究所固体润滑国家重点实验室副主任，中国化学会会员、甘肃省化学会秘书长；从事软物质界面与材料、减阻降噪防污和生物润滑研究。共发表SCI论文17多篇，被引用38多次，h因子36。获得授权专利1项，受邀做国际国内主题报告2多次。获25年甘肃省科技进步奖一等奖(排名第六)，29年第七届甘肃省青年科技奖，29年中国机械工程学会摩擦学分会摩擦学青年学者奖，211年度中国化学会“青年化学奖”，212年度第十六届甘肃省“青年五四奖章”，213年国际仿生工程学会“杰出青年奖”。担任《化学通报》、Journal Fiber Bioengineering and Informatics杂志编委。211年获国家杰出青年科学基金；212年入选国家高层次人才特殊支持计划的“青年拔尖人才支持计划”。

《纳米科学与技术》丛书序
前言
第1章绪论
1.1纳米与纳米效应
1.2纳米材料的摩擦学应用
1.3纳米摩擦学
1.4润滑材料分类
1.5纳米润滑材料的表征
参考文献
第2章纳米添加剂在润滑油中的应用
2.1金属纳米颗粒作为润滑油添加剂
2.1.1一元金属纳米颗粒
2.1.2二元金属纳米颗粒
2.1.3多元金属纳米颗粒
2.2无机化合物纳米颗粒作为润滑油添加剂
2.2.1氧化物纳米颗粒
2.2.2硫化物纳米颗粒
2.2.3稀土金属化合物纳米颗粒
2.2.4硼酸盐纳米颗粒
2.2.5杂多化合物纳米颗粒
2.2.6碳酸盐纳米颗粒
2.3金刚石纳米颗粒作为润滑油添加剂
2.4富勒烯结构纳米颗粒作为润滑油添加剂
2.4.1具有富勒烯结构的MoS2纳米添加剂
2.4.2富勒烯纳米添加剂
2.5聚合物作为润滑油添加剂
2.6机理
2.7小结和展望
参考文献

第3章纳米添加剂在润滑脂中的应用
3.1纳米氧化物作为润滑脂添加剂
3.2纳米金属作为润滑脂添加剂
3.3纳米氟化物作为润滑脂添加剂
3.4纳米硫化物作为润滑脂添加剂
3.5纳米非晶合金作为润滑脂添加剂
3.6纳米碳酸钙作为润滑脂添加剂
3.7小结和展望
参考文献
.vi.第4章聚合物纳米复合润滑材料
4.1聚合物润滑材料的摩擦磨损原理
4.1.1聚合物润滑材料的摩擦学理论
4.1.2聚合物润滑材料的磨损机理
4.2聚合物纳米复合润滑材料的种类
4.3纤维增强聚合物复合材料摩擦磨损性能
4.3.1织物材料的种类
4.3.2纤维织物纳米复合润滑材料的制备工艺流程
4.3.3纤维织物复合润滑材料的界面作用机理和填料
4.3.4纤维复合纳米润滑材料
4.3.5织物复合纳米润滑材料润滑机制
4.4纳米填料的作用机理
4.4.1纳米填料的作用
4.4.2纳米填料的表面修饰对聚合物纳米复合材料的摩擦磨损性能影响
4.4.3纳米填料对转移膜的影响
4.5小结和展望
参考文献
第5章纳米无机复合薄膜/涂层的摩擦学性能
5.1溶胶.凝胶纳米陶瓷薄膜
5.1.1溶胶.凝胶技术
5.1.2溶胶.凝胶减摩抗磨薄膜/涂层
5.2电沉积镀层
5.2.1金属多层膜
5.2.2金属基复合镀层
5.2.3纳米晶镀层
5.3有机/无机复合薄膜/涂层
5.3.1溶胶.凝胶法
5.3.2LB膜技术
5.3.3基于化学吸附自组装成膜技术
5.3.4静电沉积技术
5.4碳基薄膜
5.4.1结构与分类
5.4.2制备技术
5.4.3表征技术
5.4.4薄膜性能与应用
5.5小结和展望
参考文献
.vii.第6章材料的纳米化与润滑抗磨
6.1金属基纳米材料的摩擦磨损性能
6.1.1力学性能对纳米金属材料摩擦学性能的影响
6.1.2环境条件对纳米金属摩擦学性能的影响
6.1.3晶粒尺寸对纳米金属材料摩擦学性能的影响
6.1.4磨斑亚表层结构对金属材料摩擦学性能的影响
6.1.5金属基纳米复合材料的摩擦学性能
6.2陶瓷基纳米材料的摩擦磨损性能
6.2.1纳米陶瓷的摩擦学性能
6.2.2纳米复合陶瓷的摩擦学性能
6.2.3陶瓷基纳米复合材料的摩擦学性能
6.3小结和展望
参考文献
第7章纳米仿生润滑材料
7.1仿生关节润滑
7.1.1人体关节摩擦学简介
7.1.2人体天然关节润滑
7.1.3仿生关节软骨
7.1.4仿生关节滑液
7.2仿生减阻
7.2.1自然界典型动物的表皮减阻
7.2.2人工仿生减阻
7.3仿生自清洁材料
7.3.1天然超疏水表面
7.3.2超疏水表面的仿生构筑
7.3.3超疏油及超双疏表面
7.3.4仿生超疏水表面的实际应用
7.4仿生黏附
7.4.1脚掌微结构及其黏附机理
7.4.2微结构仿生黏附
7.5小结和展望
参考文献
第8章纳米摩擦学
8.1纳米摩擦学研究的实验测试设备
8.1.1扫描探针显微镜
8.1.2表面力仪
8.2纳米摩擦和薄膜润滑
8.3表面黏附
8.4纳米磨损与纳米加工
8.5分子动力学模拟在纳米摩擦学中的应用
参考文献

　　第1章绪论第1章绪论
　　摩擦学摩擦学作为学科名词最早出现于Jost报告［1］：“它是描述相对运动表面相互作用以及实践的科学与技术。”而摩擦学更广泛的定义是：研究做相对运动的物体的相互作用表面、类型及其机理，中间介质及环境所构成的系统的行为与摩擦及损伤控制的科学与技术。摩擦学研究的范围涉及摩擦摩擦、磨损磨损和润滑润滑。
　　摩擦是两个相互接触的物体，在外力作用下发生相互运动或具有相对运动趋势时，在接触面上发生阻碍相对运动的现象。摩擦有利也有害，但在多数情况下是不利的，这主要是由实际应用条件决定的。例如，机器运转时的摩擦可造成能量的无益损耗和机器寿命的缩短，并能降低机械效率。因此常用各种方法减少摩擦，如在机器中加润滑油等。但摩擦又是不可缺少的，如人的行走、汽车的行驶都必须依靠地面与脚或车轮的摩擦。在泥泞的道路上，因摩擦太小走路就很困难，且易滑倒，汽车的车轮也会出现空转，即车轮转动而车厢并不前进。所以，在某些情况下又必须设法增大摩擦，如在太滑的路上撒一些炉灰或沙土，在车轮上加挂防滑链等。润滑是摩擦学的一个重要方面，是降低摩擦、减少磨损的必要手段。如何在典型设备中正确使用润滑剂和润滑技术，降低摩擦，减少磨损，是大幅度提高机械机械效率、保证机械长期可靠地工作、节约能源的最主要的技术途径。
　　人类对摩擦现象的认识甚至早于人类文明的出现，如史前人类已知钻木取火。人类使用润滑剂的历史悠久，甚至可以追溯到有文字记载的史前文明时期。早在公元前3500年以前，动植物油脂就已被广泛用作润滑剂。在埃及的一座古墓中有一辆战车，在其车轮轴承中仍保存有一些早先使用的动物油脂。古埃及人在其不朽的建筑施工中也显示出，他们已清楚地懂得了摩擦的原理。在搬运一座大雕像时，有172个奴隶沿着木头轨道拖曳一座重约60吨的大雕像，其中有一人将液体不断地倒在轨道上，充当润滑剂，以减少拖曳雕像的摩擦力。公元前1500年，在我国就出现了带有辐条轮的战车，如图1?1所示。《诗经?邶风?泉水》已有“载脂载宣，还车言迈”的诗句，表明中国在春秋时期已较普遍地应用动物脂肪来润滑车轴。公元3世纪前后，我国应用石油作润滑剂，西晋张华所著的《博物志》中提到酒泉延寿和高奴有石油，并且用于“膏车及水碓甚佳”。直到19世纪，矿物油才取代动植物油成为主要的润滑材料。第二次世界大战以后，随着航空、航天和现代交通等新兴产业的发展，以矿物油脂为代表的传统润