MXene无溶剂纳米流体在摩擦学领域的应用制造技术

本发明专利技术属于润滑技术领域，提供了MXene无溶剂纳米流体在摩擦学领域的应用。MXene无溶剂纳米流体中少层的MXene能够显著提升润滑材料的承载能力和抗磨损性能，而柔性有机双分子层赋予润滑材料良好的流动性和分散稳定性；所以MXene无溶剂纳米流体兼具固体润滑剂和液体润滑剂的双重优势，应用于摩擦学领域时具有优异的减摩抗磨性能。本发明专利技术将MXene无溶剂纳米流体应用在摩擦学领域，拓宽了MXene无溶剂纳米流体的应用范围，且MXene无溶剂纳米流体具有优异的摩擦学性能。本发明专利技术以MXene无溶剂纳米流体为润滑剂和润滑剂添加剂具有优异的润滑性能。滑性能。滑性能。

【技术实现步骤摘要】
MXene无溶剂纳米流体在摩擦学领域的应用


[0001]本专利技术涉及润滑
，尤其涉及MXene无溶剂纳米流体在摩擦学领域的应用。

技术介绍

[0002]现代工业的飞速发展加速了能源的过快消耗。据统计，机械设备消耗的能源中，摩擦消耗30％的一次性能源，而设备损耗80％是由于润滑失效导致异常磨损引起。润滑则是减少摩擦、降低或避免磨损的最有效手段。如今，广泛使用的润滑材料主要为液体润滑剂和固体润滑剂，它们应用领域几乎涵盖了工业、航空航天、电子信息业和各类军事装备。但是液体润滑剂和固体润滑剂也存在诸多问题：对于液体润滑剂，常常因为其较好的流动性能在使用过程中存在污染、泄露等缺点，尤其在苛刻的工作环境中润滑功能会逐渐失效；对于固体润滑剂而言，润滑材料在磨损后难以及时修复和快速补充，导致寿命有限。因此，有必要研发一种兼具液体润滑剂和固体润滑剂优势的新型润滑材料，以满足当前对润滑材料多功能、高性能的苛刻需求。
[0003]无溶剂纳米流体(Solvent
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free nanofluids)的研究是在对纳米粒子表面的改性过程中发现和开始的。作为一种新型有机
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无机杂化纳米材料，无溶剂纳米流体能够在常温常压、没有任何溶剂条件下呈现出液体流动性，此外，无溶剂纳米流体具有多样化的结构组合、室温流动性、零蒸气压、良好的分散稳定性和相容性等特征。它的基本结构可分为“核”、“壳”两个部分：理论上讲，“核”结构可以是零维纳米粒子、一维纳米纤维、二维纳米薄片甚至大分子材料；“壳”结构为有机双分子层。该有机双分子层的内层可被称为“颈状层”，它的作用是连接内部的纳米结构和外层有机分子，它通过共价键锚定在“核”上；有机双分子层的外层则可被称为“冠状层”，它的作用是提供“流动介质”，它通过离子键或共价键接枝在内层有机分子上。
[0004]MXene是一类具有类石墨烯结构的新型二维碳化物、氮化物或碳氮化物晶体材料，具有较大的比表面积、良好的导电性、优异的催化性、优良的自润滑性能和丰富的表面官能团等特征。MXene层间作用力较弱，片层间极易发生剥离，因而，在摩擦学领域表现出良好的润滑效果。但是，高度剥离的MXene纳米片层容易堆叠和团聚，影响其良好润滑性能的发挥。
[0005]MXene具有强的界面偶联特性，其末端基团可通过共价键或非共价键形式在MXene层间和界面实现功能化改性。纳米流体技术作为一种普适性的表面工程技术，可根据MXene自身的表面化学结构特点进行灵活改性以实现高度剥离MXene的良好分散稳定性。目前，作为一种功能性润滑材料，MXene无溶剂纳米流体在摩擦学领域的应用还未见报道。

技术实现思路

[0006]有鉴于此，本专利技术的目的在于提供了MXene无溶剂纳米流体在摩擦学领域的应用。本专利技术将MXene无溶剂纳米流体应用在摩擦学领域，拓宽了MXene无溶剂纳米流体的应用范围，且MXene无溶剂纳米流体具有优异的摩擦学性能。
[0007]为了实现上述专利技术目的，本专利技术提供以下技术方案：
[0008]本专利技术提供了MXene无溶剂纳米流体在摩擦学领域的应用，所述MXene无溶剂纳米流体作为润滑剂用于摩擦副的减摩抗磨；所述MXene无溶剂纳米流体以少层的MXene为纳米核，以柔性有机双分子层为壳层；所述柔性有机双分子层包括颈状层和冠状层；所述颈状层和冠状层通过共价键键合或离子键键合。
[0009]本专利技术提供了MXene无溶剂纳米流体在摩擦学领域的应用，所述MXene无溶剂纳米流体作为润滑剂添加剂；所述MXene无溶剂纳米流体以少层的MXene为纳米核，以柔性有机双分子层为壳层；所述柔性有机双分子层包括颈状层和冠状层；所述颈状层和冠状层通过共价键键合或离子键键合。
[0010]优选地，所述纳米核的质量百分含量为5～25％，所述壳层的质量百分含量为75～95％。
[0011]优选地，所述颈状层的材质包括有机硅烷；所述有机硅烷包括γ
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缩水甘油醚氧丙基三甲氧基硅烷、3
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(三羟基硅基)
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丙烷磺酸、二甲基十八烷基[3
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(三甲氧基硅基)丙基]氯化铵、十四烷基二甲基[3
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(三甲氧基硅基)丙基]氯化铵、3
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(三羟基硅基)丙基甲基膦酸单钠盐、三甲基[3
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(三甲氧基硅基)丙基]氯化铵或二癸基甲基[3
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(三甲氧基硅基)丙基]氯化铵。
[0012]优选地，所述冠状层的材质包括NH2封端的聚醚胺或壬基酚聚氧乙烯醚硫酸钠；所述NH2封端的聚醚胺中聚醚胺为聚醚胺M1000、聚醚胺M2070、聚醚胺M3080或聚醚胺D2003。
[0013]优选地，所述摩擦副为钢
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钢、钢
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陶瓷、陶瓷
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陶瓷或钢
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合金；所述摩擦副的工作条件包括：摩擦测试载荷为100～1200N，滑动速度为10～50Hz，温度为20～100℃。
[0014]优选地，包括以下步骤：
[0015]将所述MXene无溶剂纳米流体加入到基础油中，得到油基润滑剂；
[0016]所述基础油为聚乙二醇、聚α烯烃、液体石蜡或硅油。
[0017]优选地，所述油基润滑剂中MXene无溶剂纳米流体的质量百分含量为0.1～8wt％。
[0018]优选地，包括以下步骤：
[0019]将所述MXene无溶剂纳米流体加入到水中，得到水基润滑剂。
[0020]优选地，所述水基润滑剂中所述MXene无溶剂纳米流体的质量百分含量为0.1～8wt％。
[0021]本专利技术提供了MXene无溶剂纳米流体在摩擦学领域的应用，所述MXene无溶剂纳米流体作为润滑剂用于摩擦副的减摩抗磨；所述MXene无溶剂纳米流体以少层的MXene为纳米核，以柔性有机双分子层为壳层；所述柔性有机双分子层包括颈状层和冠状层；所述颈状层和冠状层通过共价键键合或离子键键合。MXene无溶剂纳米流体中少层的MXene能够显著提升润滑材料的承载能力和抗磨损性能，而柔性有机双分子层赋予润滑材料良好的流动性和分散稳定性；所以MXene无溶剂纳米流体兼具固体润滑剂和液体润滑剂的双重优势，应用于摩擦学领域时具有优异的减摩抗磨性能。本专利技术将MXene无溶剂纳米流体应用在摩擦学领域，拓宽了MXene无溶剂纳米流体的应用范围，且MXene无溶剂纳米流体具有优异的摩擦学性能。
[0022]本专利技术还提供了MXene无溶剂纳米流体在摩擦学领域的应用，所述MXene无溶剂纳米流体作为润滑剂添加剂；所述MXene无溶剂纳米流体以少层的MXene为纳米核，以柔性有机双分子层为壳层；所述柔性有机双分子层包括颈状层和冠状层；所述颈状层和冠状层通
过共价键键合或离子键键合。MXene无溶剂纳米流体中少层的MXene能够显著提升润滑材料的承载能力和抗磨损性能，而柔性有机双分子层赋予润滑材料良好的流动性和分散稳定性；所以M本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.MXene无溶剂纳米流体在摩擦学领域的应用，其特征在于，所述MXene无溶剂纳米流体作为润滑剂用于摩擦副的减摩抗磨；所述MXene无溶剂纳米流体以少层的MXene为纳米核，以柔性有机双分子层为壳层；所述柔性有机双分子层包括颈状层和冠状层；所述颈状层和冠状层通过共价键键合或离子键键合。2.MXene无溶剂纳米流体在摩擦学领域的应用，其特征在于，所述MXene无溶剂纳米流体作为润滑剂添加剂；所述MXene无溶剂纳米流体以少层的MXene为纳米核，以柔性有机双分子层为壳层；所述柔性有机双分子层包括颈状层和冠状层；所述颈状层和冠状层通过共价键键合或离子键键合。3.根据权利要求1或2所述的应用，其特征在于，所述纳米核的质量百分含量为5～25％，所述壳层的质量百分含量为75～95％。4.根据权利要求1或2所述的应用，其特征在于，所述颈状层的材质包括有机硅烷；所述有机硅烷包括γ
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缩水甘油醚氧丙基三甲氧基硅烷、3
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(三羟基硅基)
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丙烷磺酸、二甲基十八烷基[3
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(三甲氧基硅基)丙基]氯化铵、十四烷基二甲基[3
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(三甲氧基硅基)丙基]氯化铵、3
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(三羟基硅基)丙基甲基膦酸单钠盐、三甲基[3
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【专利技术属性】
技术研发人员：李章朋，刘淑文，王金清，杨生荣，
申请(专利权)人：烟台中科先进材料与绿色化工产业技术研究院，
类型：发明
国别省市：