离子液体基磁流体的制备及润滑特性研究

摘要

随着现代工业的发展，极端条件下的工业生产对润滑技术提出了越来越高的要求，润滑剂作为改善机械零部件接触表面摩擦、磨损的重要途径也亟需技术革新。 针对空间润滑、大温差、载流等工况下机械设备的润滑问题，业内研究人员将离子液体润滑技术视为一项重要的研究热点。离子液体（Ionic Liquid），又称室温离子液体或室温熔融盐，具有环保、不易燃、难挥发性和导电性等特征，具备成为一种极端工况下新型润滑剂的潜质。 针对机械设备的润滑油飞溅、润滑剂的蠕爬等问题，研究人员投入大量的精力研发以磁流体为润滑液的定域润滑技术。磁流体（Ferrofluid）是一种磁性功能材料，在外加磁场下具有超顺磁性、粘滞性和流变性等独特的性能，可将其固定于摩擦副的特定表面，实现良好的定域润滑。 离子液体和磁流体作为润滑剂分别具有一定的优势，为了将离子液体和磁流体的优异特性有机结合，本文成功制备了以1-己基-3-甲基咪唑四氟硼酸盐([C6MIM][BF4])为基载液的稳定离子液体基磁流体（IL-based FFs），并对该离子液体基磁流体在磁场、载流及磁场-电流耦合等工况下的润滑特性做了系统研究，得到以下结论： （1）Fe3O4纳米颗粒经过表面活性剂1-丁基-3-(9-羧酸)-氢-咪唑溴盐(ILC9-COOH)改性后分散于离子液体[C6MIM][BF4]中，可以获得稳定的具有超顺磁性的离子液体基磁流体，在外加磁场作用下不会发生颗粒沉降和分层现象。 （2）离子液体基磁流体的润滑特性与外磁场强度、Fe3O4纳米颗粒质量比等参数密切相关：随着下试样表面磁场强度的增加，IL-based FFs可以使运动副的摩擦系数显著降低；Fe3O4纳米颗粒质量比的增加也有助于改善IL-based FFs的润滑效果。 （3）载流工况下，IL-based FFs的摩擦系数随电流的增加而增加；磁场-电流耦合工况下，IL-based FFs的摩擦系数随外加磁场强度的增加而减小。

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