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润滑油及其添加剂润滑机理的跨尺度研究

润滑油；添加剂；分子动力学

润滑是最有效的减摩抗磨技术，润滑剂及添加剂的选择和复配对不同工况的设备或零部件摩擦学性能具有非常重要的影响。本文采用分子动力学模拟方法对极端工况下（高温、高压、高剪切等）的几种润滑油及添加剂的表面吸附和剪切行为开展研究。主要结论如下：

（1）有机摩擦改进剂（OFM）能够有效吸附于极性表面，且吸附强度/吸附率随分子极性和加载压力增加而增强，但随温度升高而降低；通过理论计算实现了一定条件下转变温度的预测；随着水膜厚度增加，OFM的吸附过程为：直接吸附→与水竞争吸附→通过水分子间接吸附。提出了OFM分子设计思路。

（2）揭示了润滑油牵引系数与剪切速度、油膜厚度之间的关联性，通过表面溶剂化参数的理论计算建立了牵引润滑油倾点的理论计算方法。

（3）揭示了氧化石墨烯在润滑油中的分散特性，发现当分散剂浓度增加到10 wt%时，氧化石墨烯在油中的分散性最好，并得到了实验的验证；通过氧化石墨烯水润滑与表面工程化处理协同作用，助力低摩擦磨。

本研究揭示了基本添加剂与润滑油、摩擦副表面之间的作用形式和机理，为液体、固液符合润滑剂的开展提供理论指导。