中国粉体网讯 近日，中国科学院兰州化学物理研究所在六方氮化硼基润滑材料研究中取得进展，该纳米润滑课题组基于h-BNNSs层间相互作用、结构及功能调控的策略，开展了h-BNNSs基润滑剂添加剂设计、开发、润滑性能优化以及摩擦学机制等方面的研究，设计制备出一系列h-BNNSs基润滑剂添加剂。
随着人们环境保护意识增强，开发无污染、无毒、生物降解性好的“绿色”润滑剂愈加重要。润滑剂的主要组成要素是润滑介质（基础油、水、离子液体等）和添加剂，因而开发“绿色”添加剂成为重要研究课题之一。
典型的六方氮化硼的摩擦过程示意图
然而，由于h-BNNSs化学稳定性好，难以改性，使其较难长期稳定分散于润滑介质中充当添加剂。因此，如何提高h-BNNSs在润滑介质中的分散稳定性成为其能否作为润滑剂添加剂的关键问题之一。
纳米h-BN的分散方法有物理分散法和化学分散法两种。
物理法分散纳米材料主要是利用外加剪切力或撞击力等机械能对粒子表面进行激活，以此来改变它的晶体结构及物理化学结构。于是就将这种没有化学反应而仅以机械力进行的强制分散称为物理分散法。机械分散法是最简单也是最广泛应用的物理分散法，一般有研磨、普通球磨、振动球磨、空气磨和机械搅拌等。此外还有超声波法，是将需要处理的颗粒直接置于超声场中，用适当频率的超声波进行处理，是一种强度很高的分散手段，可获得较为理想的分散效果。但是超声波分散过程能耗较大，大规模生产的成本高。
化学分散法是在悬浮体中加入分散剂，使分散剂与纳米颗粒的表面发生反应，改变颗粒表面的性质，从而改变颗粒与液相介质及颗粒之间的相互作用，使颗粒间有较强的排斥力，可以更为持久地抑制团聚。尽管物理分散法可以较好地实现纳米颗粒在液相介质中的分散，但机械力的作用一旦停止，颗粒间由于范德华力的作用，又会相互聚集。要得到真正意义上的纳米粒子，首先应打散粒子中的硬团聚，这主要属于物理分散的过程。因此实际生产中常将物理分散和化学分散结合起来，利用物理手段解决团聚，加入分散剂实现浆料稳定化，可以达到较好的分散效果。
图片氟、氢掺杂h-BNNSs层间摩擦行为的调控与机理研究
兰州物化所纳米润滑课题组基于对电子分布状态与相应摩擦性能之间的构效关系，研究提出了通过调整h-BNNSs体系的电子结构来改变层间相互作用，从而降低h-BNNSs层间摩擦的方法。研究基于“egg-box”模型，引入氟（F）、氢（H）、氧（O）等原子促进电子在双层h-BNNS层间和层内的再分布，从而改变层间的相互作用能（如上图）。这种能量变化可以有效调控层间的摩擦学行为，尤其在层间距达到临界数值时，体系可以实现超低摩擦。该研究为控制和降低二维纳米材料层间的摩擦提供了新策略，并为实验分析和工程应用提供了良好的理论基础。相关研究结果发表在J.Appl.Phys.、Europhys.Lett.、PhysicaE上。
参考来源：
[1]曹浩等.用作减摩添加剂的纳米六方氮化硼的研究进展
[2]兰州化学物理研究所.兰州化物所在六方氮化硼基纳米润滑材料研究中取得进展
[3]刘超林 .二维层状 β-氢氧化镍及六方氮化硼 纳米润滑添加剂的摩擦学性能研究
（中国粉体网编辑整理/山川）
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