表面修飾納米銅顆粒的制備及其摩擦學性能研究.pdf

1、近年來，納米銅由于其不同于塊狀材料的特殊性能，已經(jīng)在各個領域呈現(xiàn)出了極其重要的應用價值。作為重要的工業(yè)原料，納米銅可以代替貴金屬降低工業(yè)成本，有著廣闊的應用前景。因此，對納米銅的研究已經(jīng)引起了國內外的廣泛關注。
　　 本論文通過電化學方法對還原劑的電化學性能進行了對比研究；選擇價格低廉、對環(huán)境友好的葡萄糖和次亞磷酸鈉作為還原劑成功制備了各種形貌的納米銅并對其生長機理進行了研究；考察了球狀納米銅作為潤滑油添加劑的摩擦磨損性能。主要

2、內容如下：
　　 1.利用Zennium電化學工作站對各種還原劑的電化學性能進行了研究。通過對不同實驗條件下還原劑的循環(huán)伏安曲線進行分析對比，得到各還原劑的電化學性能與體系pH值、電解質濃度以及電勢掃描速率之間的關系，從而出在液相體系中還原劑還原性能處于最佳狀態(tài)時的實驗條件。
　　 2.選擇價格低廉、對環(huán)境友好的次亞磷酸鈉作為還原劑，以五水硫酸銅為原料，油酸作為萃取劑和表面活性劑，通過研究不同反應條件對產(chǎn)物形貌、粒徑及分

3、散性的影響，最終制備得到了具有結晶度高、粒度均勻，分散性好、抗氧化的納米銅。采用XRD、FTIR、TG/DTA、SEM、TEM等方法對產(chǎn)物進行了表征并對其生長機理進行了探討。
　　 3.通過改變實驗條件，對液相體系中樹枝狀、空心球狀、棒狀和花狀納米銅的生長機理進行了研究。結果表明：1)球狀納米銅的形成主要是油酸吸附保護及位阻效應和奧斯特瓦德熟化過程共同作用的結果。2)油酸的結構導向作用和奧斯特瓦爾德熟化對產(chǎn)物晶體的影響是樹枝狀納

4、米銅生成的主要原因。在反應過程中，油酸引導著晶核沿著某些晶面方向優(yōu)先生長；隨著陳化時間的延長，奧斯特瓦爾德熟化過程繼續(xù)進行使小晶核不斷溶解，并在大晶核的特定晶面上沉積生長，最終導致了樹枝狀納米銅的形成。3)空心球狀納米銅的形成是油酸的模板作用和奧斯特瓦爾德熟化共同作用的結果。油酸在體系中形成的球狀膠束有利于空心結構的生成；而奧斯特瓦爾德熟化促使晶體內部的小晶核不斷溶解，進一步促進了晶體中空結構的形成。4)奧斯特瓦爾德熟化和油酸的導向作用

5、是棒狀納米銅的生成的主要原因。首先油酸分子的導向作用使晶體各個晶面上的生長速度產(chǎn)生差別，使晶體朝著某些晶面方向優(yōu)先生長；其次，奧斯特瓦爾德熟化也有利于初級納米銅顆粒逐步組裝形成一維棒狀納米銅。5)花狀納米銅的形成主要是奧斯特瓦爾德熟化和螺旋位錯生長共同作用的結果。產(chǎn)物通過奧斯特瓦爾德熟化過程的不斷生長，經(jīng)歷了從細小顆粒到片狀的變化過程；隨著納米片濃度的不斷增大，體系中小晶核繞著晶面上的螺旋錯位進行逐層生長；由于溫度對片狀結構的形成有一定

6、的影響，因此對于花狀結構產(chǎn)物的生成也存在一定的影響。
　　 4.通過對潤滑油的摩擦系數(shù)和磨斑直徑隨納米銅含量、摩擦時間、載荷及轉速的變化規(guī)律進行研究，分析了各種形貌納米銅作為潤滑油添加劑的摩擦磨損性能。在摩擦過程中，添加劑與摩擦面相結合，形成均勻光滑的潤滑膜，從而減小了摩擦系數(shù)，降低了磨損量，同時對摩擦表面原有的磨痕進行了填塞，顯著地提高了150N基礎油的減摩抗磨能力及承載能力。負磨損現(xiàn)象的存在以及摩擦表面納米銅顆粒的沉積都證明