228 / 2021-06-05 16:56:16

ILs-MWCNTs/MoS2混合纳米流体的摩擦学性能研究

摘 要: 碳达峰、碳中和的提出为超精密加工中冷却液的摩擦换热性能带来了新的要求和发展机遇。随着国家对航空航天等前沿制造领域的不断重视和发展，纳米流体凭借着良好的传热和润滑性能被广泛应用。通过“两步法”制备了ILs-MWCNTs/MoS₂混合纳米流体。采用具有优异的导热性、热稳定性及润滑性的绿色润滑介质离子液体（ILs）[EMIm]BF₄，对多壁碳纳米管（MWCNTs）进行非共价改性，使[EMIm]BF₄可以在π-π作用下吸附在MWCNTs表面并协同工作，改善MWCNTs在基液中的分散效果。利用Cary 60紫外可见光光度计对比了3种不同的稳定剂对混合纳米流体悬浮稳定性的影响；通过HRS-2M高速往复摩擦试验机、表面轮廓仪、超景深三维显微镜和接触角测量仪，对不同配比的混合纳米流体的摩擦学特性进行了研究；并利用X射线光电子能谱仪（XPS）对磨痕表面化学成分进行了分析，进一步揭示混合纳米流体的抗磨减摩机理。结果表明，ILs可有效分散MWCNTs，阿拉伯树胶（GA）作为悬浮稳定剂的效果最好。MoS₂与MWCNTs的质量比为2：1时，混合纳米流体对金属表面的润湿性最佳，减摩抗磨性能最好。两种纳米颗粒形成的叠层结构发挥“类轴承”的作用，并通过物理吸附和化学反应在摩擦副中形成润滑膜，从而极大改善了摩擦性能。

关键词: 离子液体；混合纳米流体；稳定性；抗磨减摩；润湿性