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近年来,环境问题和生态平衡受到越来越多的关注。工业生产中迫切需要一种新型的绿色添加剂来满足不同的润滑介质和润滑条件。随着碳纳米材料的快速发展,研究人员致力于开发一种新型的绿色润滑添加剂。其中,碳微球由于其特殊的形状可作为微轴承,对接触界面进行物理分离,将滑动摩擦转化为滚动摩擦,具有良好的润滑和抗磨损效果。基于此,本课题以水热法和化学反应法等为基础,制备了多尺度碳微球、滑石/碳微球复合粉体、载银碳微球等作为润滑添加剂,并对其进行表面改性,随后分散在基础油中,获得复合润滑剂。本课题除了对所制备粉体的物理化学性能进行表征,主要研究了粉体添加剂对基础油摩擦学性能的影响。(1)以纤维素为原料,采用水热法制备多尺度碳微球,其粒径分布范围为200-1100 nm,将其作为一种油基润滑添加剂,显著改善了钢-钢接触面的摩擦磨损性能。结果表明,当碳微球浓度为0.5 wt.%时,摩擦磨损性能最佳。当施加载荷为50 N时,0.5 C-oil润滑下的摩擦系数为0.10,与基础油相比降低了28.6%。钢盘的磨损率仅为2.63·10~-77 mm~3/(N·m),比基础油降低了32.4%。分析结果显示,多尺度碳微球作为润滑添加剂表现出优异的摩擦学性能,是由于其具有良好的分散性,并且在摩擦过程中保持良好的物理和化学稳定性,更好地发挥了间隙填充和微轴承作用。(2)采用一步水热法,制备了滑石/碳微球复合粉体,并对其作为润滑添加剂的摩擦学性能进行了研究。测试结果显示,当施加载荷分别为3 N、5 N和8 N时,0.5 TC-oil的摩擦系数与基础油相比分别下降了33.6%、35.3%和23.8%。研究结果表明,滑石/碳微球复合粉体作为润滑添加剂结合了滑石和碳球的优点,同时具有自修复性能与滚轴效应,显著地提高了基础油的抗磨损性能。(3)通过银镜反应在碳微球表面负载银颗粒,研究了纳米银的负载量对碳微球作为添加剂的润滑性能影响。测试结果显示,硝酸银溶液浓度为0.10 mol/L时,所制备的载银碳微球(0.10Ag@C)具有最佳的减摩和抗磨效果。当施加载荷为80 N时,0.10Ag@C-oil的摩擦系数仅有0.08,与基础油(0.11)相比下降了27.3%,且摩擦系数稳定。