Page 66 - 摩擦学学报2025年第4期

554 摩擦学学报（中英文） 第 45 卷

色磨屑中也存在少部分Fe元素. 同时，图6(c)中，在BP-PDA 润滑的磨损碎片的C 1s电子XPS光谱中，可以看到
的EDS图谱中也发现了Fe元素，以及C、O、P和微量 C元素包含4个子峰. 位于282.6、283.1、284.6和286.5 eV
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N等元素，图6中添加了各元素的质量分数，这说明，其 处的峰值[图7(b)]分别对应于sp 碳、sp 碳、P-O-C键和
摩擦界面形成的摩擦膜主要由这几种元素组成. C-O键. 从N 1s光谱[图7(e)]可以看出，在397.6 eV处可
图7所示为PDA、BP和BP-PDA作添加剂的润滑 以观察到大豆油中的C=N键，这表明油分子也残留在
油磨屑的Raman光谱图和XPS谱图. 如图7(a)所示，当 摩擦界面. 结合P 2p光谱[图7(d)]可以看出，在136.4 eV
使用BP和BP-PDA作为润滑添加剂时，可以观察到明 处可以清楚地观察到P-O-C键，进一步印证了P-O-C键
显的非晶碳的D峰和G峰，同时还发现了BP峰，从而证 的存在，这可能是在磨擦过程中由氧化磷和形成的碳
实了所加入的纳米材料在摩擦界面的积累以及摩擦 引起的，可以增强复合膜的稳定性 [24-25] . 根据上述分
过程中非晶碳的形成. 而PDA做添加剂润滑时，却没 析，通过Raman和XPS分析可以得出结论：复合膜由非
有检测到D和G峰. 结果表明，在大豆油中加入纳米 晶碳、BP及磷的碳氧化物构成. 图8所示为复合摩擦转
BP和BP-PDA纳米复合材料润滑时有碳基摩擦膜的产 移膜的减摩抗磨机理示意图.

生，并且纳米BP-PDA作添加剂时产生的非晶碳峰值
强于纳米BP. P-O-C键的存在，对于减小摩擦磨损起 3 结论

到一定的作用. 综上，摩擦界面中有吸附的BP和BP- 本文中利用多巴胺在碱性环境下自聚合的特点，
PDA纳米片，这些纳米片形成了1层薄薄的保护膜，避 将其修饰在纳米BP表面. 利用大豆油作润滑基础油，
免摩擦界面直接接触. 非晶碳膜的形成进一步增强了 在添加适量的纳米BP-PDA后可获得低的摩擦系数和
滑动过程中的润滑性能，对降低摩擦过程中的磨损发 磨痕宽度. 相比与纯基础油，添加质量分数为0.16%的
挥关键作用P-O-C结构可能是进一步降低摩擦磨损的 BP-PDA使得摩擦系数降低了约43%，磨痕宽度降低
原因. 研究表明，在摩擦界面处原位形成碳基摩擦膜 了约52%. 两摩擦界面相互滑动的过程中，大豆油先
可获得优异的摩擦性能. 为了进一步确定BP-PDA摩 进入摩擦界面形成油膜，之后随着摩擦过程的进行，
擦试验过后其摩擦表面化学成分的变化以及摩擦过 BP-PDA沉积在摩擦界面，形成了物理保护膜. 同时，
程中可能发生的摩擦化学反应，对BP-PDA润滑后对 摩擦界面处的摩擦化学反应产生非晶碳膜，与其他参
偶球表面的磨损区采用XPS进行检测. 在用BP-PDA 与反应的元素共同组成复合摩擦膜，复合膜将两摩擦

(a) Fe C O N

300 μm 23.46% 31.40% 40.80% 4.33%

(b) Fe C O P

300 μm 26.52% 22.04% 44.27% 7.16%

(c) Fe C O P N

300 μm 18.79% 27.38% 39.23% 9.03% 5.56%

Fig. 6 SEM micrographs and EDS energy spectra of (a) soybean oil + 0.16 % PDA oil samples, (b) soybean oil + 0.16 % BP and
(c) soybean oil + 0.16 % BP-PDA wear chips
图 6 (a)大豆油+0.16% PDA油样、(b)大豆油+0.16% BP和(c)大豆油+0.16%BP-PDA磨屑的SEM照片和EDS能谱图