纳米CeO2在水相介质中的分散性能研究

通过对纳米CeO2悬浮液体系中颗粒的表面电性进行测定,采用无机电解质类分散剂(SHP)和非离子型表面活性剂聚乙烯吡咯烷酮(PVP)对纳米CeO2粉体进行了分散实验,研究了超声分散时间及表面活性剂浓度对纳米CeO2粉体在水相介质中分散性能的影响.结果表明,随超声时间的增加,纳米CeO2粉体的分散性增强;随分散剂浓度的增加,纳米CeO2粉体的分散性呈先增后减的变化规律.纳米CeO2粉体在水相介质中的分散工艺为:超声时间20min,浓度为2.0%的SHP.     

蛇纹石和油酸作为润滑油添加剂的减摩抗磨性能

利用高能球磨机制备平均粒径约1 μm的蛇纹石超细粉体,并将其与油酸按质量比2∶1混合分散到PAO10基础油中,利用四球试验机探究其作为润滑油添加剂的减摩抗磨性能,利用白光干涉仪分析磨斑表面三维形貌,并用EDAX对磨斑表面元素进行分析。结果表明：蛇纹石与油酸混合加入基础油中具有更好的减摩抗磨效果;蛇纹石粉体与油酸混合后能够在摩擦副表面形成含有Si、Mg元素的修复膜,而单一的蛇纹石粉体在摩擦过程中不能成膜,这是因为,油酸作为分散剂能够吸附摩擦过程中产生的金属磨粒并使其分散到润滑油里,减少磨粒对摩擦表面造成的磨粒磨损;油酸有机修饰层吸附到蛇纹石颗粒表面,改善了蛇纹石颗粒在基础油中的分散性。     

在不同水基纳米TiN流体中铜片的腐蚀行为

以不同添加量的十六烷基三甲基溴化铵(CTMAB)、N-聚乙烯吡咯烷酮(PVP)以及两者的混合物为分散剂,以自来水、去离子水、膜处理水为分散介质,在不同超声分散时间下分别制备得到了不同的纳米TiN流体,研究了铜片在这些流体中的腐蚀行为。结果表明:当以CTMAB为分散剂时能促进铜片的腐蚀,铜片腐蚀速率随CTMAB含量的增加而增大,随着超声分散时间的延长先急剧下降,当超过8min后变化较小,最佳超声分散时间为8min;当以PVP为分散剂时能抑制铜片的腐蚀,铜片的腐蚀速率随着PVP含量的增加而减小,随着超声分散时间的延长先增后降,最佳超声分散时间为6~8min;当以自来水为分散介质时铜片的腐蚀速率最大,其次为以去离子水为分散介质的,以膜处理水为分散介质的最小。     

自修复添加剂的热处理及其分散性研究

采用差热-热重分析仪(DTA-TG)研究了自修复添加剂-蛇纹石粉体的热处理过程;采用X射线衍射仪(XRD)和红外光谱分析仪研究了其相变情况;采用不同的分散剂对蛇纹石粉体和热处理后粉体进行表面修饰,使用红外光谱仪分析了它们的分散特性;采用MM-200摩擦磨损试验机研究了表面修饰后粉体的自修复特性。结果显示:蛇纹石粉体在795℃发生相变生成非晶态的顽火辉石和镁橄榄石并且在890℃发生晶化反应;油酸与蛇纹石粉体表面的羟基发生酯化反应;钛酸酯偶联剂NXT-105与热处理前后粉体不但发生了物理吸附,并且与粉体表面的羟基发生了化学反应,因此,添加剂在润滑油中具有更好的分散性;钛酸酯偶联剂修饰后的粉体,不管是热处理前还是热处理后都能在摩擦磨损过程中在磨损金属表面生成自修复膜。     

超细蛇纹石粉体改善润滑脂摩擦学性能研究

为提高锂基润滑脂的摩擦学性能,以超细蛇纹石粉体为添加剂,研究粉体的加入方式、加入量及载荷变化对锂基润滑脂摩擦学性能的影响,并采用SEM、EDS等手段对钢球表面磨斑进行分析。结果表明,分散后加入超细蛇纹石粉体的润滑脂摩擦学性能优于直接加入蛇纹石粉体的润滑脂;合适的超细蛇纹石粉体加入质量分数为0.7%,此时润滑脂摩擦因数略有升高,但抗磨性能明显地提高,其作用机制在于蛇纹石粉体在钢球表面具有自修复作用;含超细蛇纹石粉的润滑脂更适合在中低载荷下工作。     

不同分散剂修饰的纳米铋粉在基础油中分散稳定性研究

研究了油酸(OA)、硬脂酸(SA)和12-羟基硬脂酸(HSA)3种分散剂修饰的纳米铋粉在基础油500SN中的悬浮稳定性能.利用酸碱滴定、红外光谱测量和表征了3种分散剂在粉体表面的吸附量及吸附状态.研究结果表明:油酸及硬脂酸对粉体表面的修饰作用主要为化学吸附,12-羟基硬脂酸主要为物理吸附;悬浮液的分散稳定性能随着分散剂在粉体表面吸附量的增多而增强,12-羟基硬脂酸在纳米铋粉表面吸附量最大,其悬浮稳定性能最好,其次为硬脂酸,最后为油酸.     

水相体系中纳米α-Al2O3的分散稳定性研究

采用无机电介质六偏磷酸钠(SHP),非离子型表面活性剂聚乙二醇(PEG400),阳离子型表面活性剂十六烷基三甲基氯化铵(CATC),阴离子型表面活性剂十二烷基苯磺酸钠(SDBS)作为分散剂,研究纳米α-Al2O3在水相介质中的分散稳定性.系统研究了分散剂质量分数、分散剂种类、pH值以及超声时间对于纳米α-Al2O3在水相介质中的分散性能的影响.结果表明,分散剂的质量分数对于分散体系稳定性影响最大,每一种分散剂都有其最佳值.随着超声时间的增加,分散体系稳定性呈先增后减的趋势.选用SDBS作为分散剂,分散剂质量分数为2.0％,pH =9,超声时间为20 min时纳米α-Al2O3在水相介质中的分散稳定性最好.     

分散剂对碳基润滑油添加剂稳定性的影响

为改善纳米碳基添加剂在润滑油中的分散效果,考察Span20、Span60、Span80、Tween20、Tween60、油酸、十六烷基三甲基溴化胺7种分散剂对纳米碳粉、纳米石墨、纳米石墨烯在润滑油中的分散稳定性的影响。通过静置观察法筛选出较适合的分散剂,再通过紫外吸收光度法确定最优分散剂类型;同时通过超声分散试验和分散剂添加量的试验,确定最优超声分散时间和分散剂的最优添加量。结果表明:7种分散剂中,Span60对3种纳米碳基添加剂在基础油400SN中的分散效果最好;油样配置过程中最优超声振荡时间为30 min;纳米石墨、纳米碳粉和纳米石墨烯作为基础油400SN抗磨添加剂时,Span60的最优质量分数分别为1.0%、1.5%、2.5%。     

分散剂对超细硫酸钡粉体制备的影响

采用直接沉淀法,在反应体系中添加不同的分散剂,制得了超细硫酸钡,用TEM表征了硫酸钡粉体的形貌、大小。结果表明：不同分子量匹配的聚乙二醇(PEG)作为分散剂有较好的分散效果,当PEG加入量为4%,PEG200和PEG4000的配比为5：1,反应时间为10min时,制得的粉体分散性较好,粒径分布窄,团聚得到了有效抑制,平均粒径在300nm左右。     

固体碳源在碳化硅浆料中的分散

碳化硅固相烧结必须添加C、B烧结助剂,才能促进碳化硅的致密。而烧结助剂在碳化硅粉体中间的分散是影响碳化硅陶瓷结构是否均匀以及能否提高其力学性能的关键。本文研究3种固体碳源材料石油焦、碳黑和石墨粉末在固含量为15%的碳化硅浆料中的分散行为。用沉降实验数据比较无分散剂、加入分散剂焦磷酸钠或Darven C3种不同分散条件下,固体碳源粉体的分散性。实验结果表明:分散剂的加入对SiC浆料分散效果有很大影响,3种碳源中碳黑分散最好;最佳分散组合为碳黑加入Darven.C。     

表面活性剂在润滑油中对纳米石墨分散稳定性的影响

考察Span80、Tween80、油酸、十六烷基三甲基溴化铵和十二烷基苯磺酸钠5种表面活性剂在润滑油中对纳米石墨的分散稳定性,对超声波振荡的效用和作用时间进行评估,并就表面活性剂含量对纳米石墨在润滑油中分散稳定性的影响进行研究。结果表明,油酸在5种表面活剂中对纳米石墨的分散效果最好,适当时间的超声波振荡有助于提高纳米石墨在润滑油中的分散稳定性,质量分数2%的油酸显示出最好的分散效果。这可能是由于油酸具有低的HLB值和属于L型吸附等温线类型。     

纳米二硫化钼作为润滑油添加剂的摩擦学性能研究

研究纳米二硫化钼作为润滑油添加剂的摩擦学性能。以不同的表面活性剂和不同的超声波分散时间制备纳米二硫化钼润滑油,考察表面活性剂和超声波分散时间对纳米二硫化钼分散稳定性的影响。采用四球机和描电镜考察纳米二硫化钼在润滑油中的摩擦学性能。结果表明,2%油酸表面活性剂和超声波分散30 min可有效提高纳米二硫化钼在润滑油中的分散稳定性,纳米二硫化钼在润滑油中具有良好的抗磨性能、减摩性能,特别是0.01%二硫化钼在润滑油中的抗磨性能和高负荷下的减磨性能更为突出。     

Analysis of suspension stability for nanofluid applied in minimum quantity lubricant grinding

The nanofluid is usually applied in minimum quantity lubricant (MQL) grinding to decrease grinding temperature and to improve surface integrity of workpiece. However, a large challenge in the application process of nanofluid is the sedimentation of the nanoparticles due to their poor suspension stability in the base fluid. Then, the lubrication and heat conduction characteristics of nanofluid will be deteriorated, and the nanofluid cannot be atomized as expected during grinding. Therefore, the heat transfer performance of nanofluid during MQL grinding severely decreased. In this study, the force state of nanoparticle in base fluid was analyzed and the effect of dispersant on the force state of nanoparticle was researched. The suspension stability of Al₂O₃ (0.5 wt.%) nanofluid was investigated under different ultrasonic vibration times, pH values, and dispersant concentrations (sodium dodecyl benzene sulfonate, SDBS). It is found that the suspension stability of nanofluid is quite poor under short-time ultrasonic vibration condition, and the nanofluid with good suspension stability can be obtained when the ultrasonic vibration time exceeds 0.5 h. A higher concentration of SDBS will lead to a better suspension stability of nanofluid when the concentration of SDBS is quite low. However, if the concentration of SDBS exceeds 0.5 wt.%, there is oversaturated adsorption on the nanoparticles surface which results in the deterioration of suspension stability of nanofluid with the increase of the SDBS concentration. As pH value is below 7, the suspension stability of nanofluid is significantly improved with the increase of pH value. The sedimentation clearly appeared in the disperse system when pH value is higher than 7. The dispersion morphology of the Al₂O₃ nanoparticles in disperse system is analyzed by using a scanning electron microscope. It is found that some large aggregates appeared when no dispersant was applied in the disperse system, and the Al₂O₃ nanoparticles are uniformly dispersed in disperse system with the application of the dispersant.     

Preparation and tribology of aerogel silica and alumina-silica as lubricant oil additives

Aerogel silica and an aerogel mixture of aluminium and silica were prepared using the ethanol supercritical fluid drying technique. Their physical properties were characterised using XRD, transmission electron microscopy, (TEM), and N₂ adsorption. The tribological properties of a 500 SN oil containing the aerogel and a dispersing agent were evaluated using a four-ball machine and a block-on-ring tribotester. Results indicated a greater wear resistance and load-carrying capacity and a lower friction coefficient than for the basic oil. In the oil, the aerogel worked by its deposition on the rubbing surface. Copper stearate was superior to dodecyl alcohol as a dispersing additive, and ultrasonic treatment helped promote the dispersion of the aerogel in oil. There existed an optimum ratio of aluminium isopropyl alcoholate to tetraethanol silicate. The corresponding aerogel mixture gave a maximum value of P_E.     

阴离子表面活性剂及复配对阻挡层抛光液性能的影响

为提高铜互连化学机械抛光(CMP)后表面质量，在抛光液中需引入适当的表面活性剂以改善磨料的稳定性以及CMP后铜的表面粗糙度。研究了十二烷基硫酸铵(ADSA)、脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸铵(AESA)、直链烷基苯磺酸(LABSA)3种不同阴离子表面活性剂，以及非离子表面活性剂脂肪醇聚氧乙烯醚(AEO-9)和LABSA复配表面活性剂对钽阻挡层抛光液润湿性、分散性以及对材料去除速率的影响。通过接触角测量仪、纳米粒度仪、扫描电镜和原子力显微镜测试表面张力、接触角、大颗粒数、粒径分布以及CMP后铜的表面粗糙度，并分析复配表面活性剂的作用机制。结果表明：抛光液中加入LABSA后，因其具有直链型结构，抛光液的润湿性和分散性效果最好，抛光后铜表面的粗糙度最低；AEO-9和LABSA进行复配，相较于单一的LABSA,抛光液的润湿性、分散性、稳定性和抛光后铜表面粗糙度均有所改善，体积分数0.1%LABSA+0.1%AEO-9的复配表面活性剂性能最优，CMP后铜表面粗糙度降至0.7 nm。     

Composition consisting of lubricating oil,alumina nanopowder,and surfactant for reducing friction in rolling bearings

This work is an extension of the study of the use of alumina nanopowder as an additive to oils [1]. Oleic acid, which acts as a strong surfactant, is used to eliminate the coagulation of particles of alumina nanopowder. A suspension with a particle size of 20–80 nm that does not precipitate in oil, has been produced using the ultrasonic dispersion of powder with oleic acid. An optimum proportion of alumina nanopowder, surfactant, and oil has been determined using the results of comparative tribotests. A composition has been developed that reduces friction in bearings.     

铋纳晶的超声波制备与摩擦学性能研究

用超声分散法制备了球形与树枝状铋纳米晶体;用电子显微镜考察了样品的形貌及树枝状纳晶的生长方向,用XRD研究了其晶型与结构,并提出了可能的反应机制;最后用四球试验机考察了其用作润滑油添加剂的摩擦学性能。结果表明:这种纳米粉末用作润滑油添加剂具用良好的抗磨性能。     

油酸修饰PbS纳米粒子的摩擦学性能剖析

合成了基础油中分散性良好的油酸（OA）修饰PbS纳米粒子，并用四球摩擦磨损试验机考察了其作为润滑油添加剂的摩擦学行为，结果表明，OA修饰PbS纳米粒子在较低的添加浓度下就具有良好的减摩和抗磨效果，未修饰PbS纳米粒子作为润滑油添加剂时有一定的减磨作用，而修饰剂油酸则具有一定的抗磨性能。     

基于锑掺杂的高灵敏度纳米SnO_2气体传感器

采用非水溶剂溶胶-凝胶法制备了粒径为10 nm左右的SnO_2基纳米气敏材料,制作成烧结型气体传感器,通过锑的掺杂来提高纳米SnO_2气体传感器的灵敏度和选择性,结果表明,锑的掺杂百分比为0.045%时,传感器对酒精的灵敏度最大,并对酒精显示出良好的选择性和响应恢复特性.