Page 103 - 《摩擦学学报》2021年第5期

692 摩 擦 学 学 报 第 41 卷

表 1 纳米颗粒物理参数
Table 1 Physical parameters of nanoparticles

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Nanoparticles Size/nm Aspect ratio Specific surface area /(m /g) Tap density/ (g/cm ) Weight fraction/%
MWCNTs 30~50 (diameter) 16.67~66.67 >38 0.27 99.5
50 - 35.46 0.912 99.9
MoS 2
表 2 [EMIm]BF 4 物理参数(25 ℃，0.1 MPa)

Table 2 Physical parameters of [EMIm]BF 4

Density/(g/ml) Viscosity/(Pa·s) Specific heat capacity/[J/(K·mol)] Surface tension/(N/m)
1.285 0.039 305 0.054

(a) (b)

π-π conjugating Steel ball V
GA BF 4 −
N + N ...
MoS 2
(n) MWCNTs
Slippage
−
BF 4 GA
...
N + N (n) [EMIm]BF 4
Substrate

Fig. 2 Nanofluid dispersion and lubrication principle: (a) adsorption of MWCNTs and [EMIm]BF 4 ; (b) Sandwich
structure of nanoparticles
图 2 纳米流体分散与润滑原理：(a)MWCNTs吸附[EMIm]BF 4 ；(b)纳米颗粒的夹层结构

基纳米流体. (2) 以[EMIm]BF 为主分散剂，并选取其 情况，通过紫外可见光光度计(Cary 60，Agilent，美
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他种类分散剂以质量比7：3制成混合添加剂，随后与 国)和纳米粒度分析仪(MS-2000，马尔文，英国)观察纳
MoS 纳米粉末以质量比1:1研磨均匀，并置入去离子 米流体静置若干天后的沉淀状况. 此外，为探究最佳
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水中，此时混合添加剂与MoS 所占总质量分数最低为 纳米流体配比比例以及获得最优的摩擦与润滑性能，
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1.2%，超声、磁力搅拌各30 min后制备得到MoS 水基 在本研究中以MoS 和MWCNTs比例为1:1、2:1、1:2配
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2
纳米流体. (3) 将所制备的MWCNTs、MoS 水基纳米 置复合纳米流体，并使用材料表面性能综合测试仪
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流体混合并超声、磁力搅拌各30 min，最终得到MWCNTs/ (CFT-I，中科凯华科技开发有限公司，兰州)对其进行
MoS 水基复合纳米流体. 为研究MWCNTs与MoS 之 往复摩擦磨损试验，如图3所示.
2
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间的最佳配比，两种纳米颗粒的质量比在后续试验中 试验中采用直径为6 mm的GCr15轴承钢钢球与
调整为1:1、1:2和2:1. 此外，为排除其他添加剂对摩擦 20 mm×25 mm×10 mm的轴承钢块组合作为滑动摩擦
学性能测试的影响，因此无防锈剂、增稠剂等其他添 副，其表面硬度为20~25 HRC. 试验温度为室温，载荷
[13]
加物 . 复合纳米流体中添加剂与纳米颗粒的作用关 为90 N，往复滑动速度为600 mm/min，往复距离5 mm，
系如图2(b)所示，其中由于[EMIm]BF -MWCNTs-阿 测试时间30 min. 试验前需对仪器进行预热，将钢球和
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拉伯树胶(GA)具有较低表面能，在摩擦副中(钢球-基 样品进行装夹与固定. 采用微量进样器取1 mL润滑介
底，砂轮-工件)能与层状MoS 相互堆叠形成夹层结 质滴至样品表面；每次试验结束后，更换新的钢球和
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构，因此具有协同强化冷却和润滑性能. 样品；利用表面轮廓仪(NanoMap-500LS，aep，美国)扫

1.2 试验方法 描磨痕的二维轮廓. 为减小误差，通过5点取样法得到
为研究ILs([EMIm]BF )对MWCNTs的改性效果， 平均值，体积磨损率 计算公式如式(1)所示：
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以及二者之间的吸附作用，采用显微激光拉曼光谱仪 A× L
K = (1)
(Renishaw，inVia，英国)对MWCNTs和ILs-MWCNTs F ×S
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进行表征分析. 为研究纳米颗粒在基液中的分散稳定 其中：K-体积磨损率，单位mm /(N·m)；A-横截面积，单