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基于强吸附作用的高性能聚离子液体润滑添加剂

摘 要: 添加剂是润滑油的精髓，虽然添加量少但效果显著。作为润滑添加剂，离子液体（ILs）的高稳定性和高极性使其在摩擦表面形成稳定的吸附膜^[1]。相比于传统添加剂，如ZDDP，离子液体可用于更广泛的基础油，并表现出更为优异的润滑性能。离子液体在摩擦表面的吸附和摩擦化学反应是其高润滑性能的关键^[2]。双离子液体（DILs）因其具有更高的分子量和更强的电荷作用，表现出比单离子液体更好的润滑性能^[3]。与DILs相比，聚离子液体（PILs）在这些特性上更为显著，使得PILs极有可能产生更好的润滑效果。本工作将一种PILs（PImC₆NTf₂，结构式如下图所示）作为PEG和PE的润滑添加剂，使得钢表面磨损量分别降低约65倍和290倍，其性能显著高于作为对比的DILs（BIm₅-(NTf₂)₂）。由于两种离子液体/基础油的摩擦化学反应和粘度差异非常小，因此推测PImC₆NTf₂的高润滑性能与其在钢上的高吸附强度相关。因此，本工作定量探索了离子液体的吸附强度，分别通过微量热仪测量离子液体/基础油的吸附热，采用原子力显微镜（AFM）测试离子液体/基础油的粘附力，运用分子模拟方法计算离子液体与钢的界面结合能。结果表明，吸附热和粘附力由大到小为PImC₆NTf₂/PEG > BIm₅-(NTf₂)₂/PEG > PEG，结合能依次为PImC₆NTf₂ > BIm₅-(NTf₂)₂ > PEG，表明离子液体润滑性能在更大程度上取决于其在摩擦面的吸附强度。

关键词: 润滑添加剂；聚离子液体；润滑机制；吸附强度

参 考 文 献：

[1] Chem. Soc. Rev., 2020, 49, 7753-7818.

[2] Tribol. Int., 2017, 107, 152-162.

[3] ACS Appl. Mater. Interfaces, 2014, 6, 15318-1528.