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关子杰于2016-06-05 发表在中国润滑油信息网上的论文《“皇帝的新装”式的高新科技-对纳米润滑剂的讨论》，将纳米润滑剂统统划归为“皇帝的新装”式的高新科技，实在令人惊讶。尽管文中主要叙述纳米金属，但由于标题是笼统的“纳米润滑剂”，即将全部纳米材料润滑剂全都否定，故不得不写此短文以澄清某些问题。纳米金属作为润滑油添加剂有优点但确有某些缺憾，我未直接研究过不便细评。但仅以纳米金属囊括全部纳米润滑剂未免太过偏颇。 已公开发表的纳米微粒有多种，大致可分为如下几类。纳米软金属，如Cu、Al、Sn、Pb、Ag 单质或其混合物等；纳米金属氧化物或硫化物，如 Al2O3、TiO2、ZrO2、MoS2、ZnS、PbS、CuS；无机金属硼酸盐、磷酸盐、钛酸盐、碳酸盐，如LaPO4、CaCO3、CoCO3、CaTiO3 等；纳米陶瓷，如SiC、SiO2、SI3N4、AlN等。此外，还有多种上述纳米颗粒的混合物。用负氧平衡法（爆轰法）制造的纳米金刚石，其性能远高于前述多种纳米材料。 两院院士侯祥麟在其专著中明确指出：“在负荷较多的设备中，必需加入活性较多的极压抗磨剂。但在高温下比较稳定的化合物往往极压抗磨性差；而极压抗磨性好的化合物，易在高温下分解，破坏基础油的稳定性，腐蚀金属”。实际上用现流行的有机化工的办法欲大幅减少摩擦磨损已经潜力不大，必须另辟蹊径。可以说纳米金刚石是目前最佳的极压抗磨剂。因本人从事纳米金刚石润滑剂的研究二十余载，故主要以纳米金刚石润滑剂为例。如下问题值得商榷。 1 国际润滑剂和润滑剂添加剂行业，如美孚、壳牌、BP、Lubrizol 路博润、Oronit 奥伦耐、Infinium 润英联、AFTON 雅夫顿等都没有做纳米添加剂等的产品。这可能是真的。 世界上没有一成不变的事物，如权威单位不搞，其它单位搞出来就是假的，岂不等于承认这些单位在润滑剂的各个方面永远处于世界前列。万众创新如何谈起？ 事实是纳米金刚石润滑油的奇特功效无与伦比，而实用的瓶颈在于如何使纳米金刚石在润滑油中悬浮。美国自然科学基金评审委员会特请我国某大学教授评审纳米金刚石在油中的悬浮问题是否应立项，并说美国可能与其它几个发达国家要联手攻关。 2 国内外润滑剂及润滑剂添加剂的龙头企业为什么现在他们对最“时髦”的纳米兴趣不大？ 这可能有几个原因：领导决策疏漏、纳米颗粒的悬浮技术未解决、放不下大架子向小民营企业学习、长期从事石油化工的专家领导不易接受新的理念、怕影响本单位利益。如用纳米金刚石润滑油，使用周期延长几倍，意味着销量减少多半！利国利民却不利“政绩”。 3 从润滑油基本知识看。四球机只适用于检测化学吸附形成的油膜，而对物理吸附的纳米微粒为骨架的油膜不适用（理由另议）。 4 球轴承（微滚珠）效应。目测锃亮的钢滚珠，其表面粗糙度Ra 为0.01～0.15um（GB 308-2002）。我们制作的呈超分散状态的纳米金刚石其粒径为4.8～5.4nm，准球状。粗估后者的表面粗糙度仅是前者的1/20 左右！显然后者更易滚动。至于金刚石的硬度肯定超过摩擦副。纳米金刚石润滑油使滑动摩擦变成滚动摩擦，故摩擦因数和磨损量大幅降低。如对AISI 1025 钢磨损量可减少70%,AISI1045 钢磨损量可减少82%（海洋大学）。 5 早在10 多年前我们就做了台架试验[1]。经中国人民解放军军事交通学院 汽车实验中心的台架测试表明：本品可使发动机功率Pe 平均提高4.2%，最高可达6.4%，由83.4kw 增至88.8kw（高转速2700r/min 时）。燃油消耗率be 平均降低4.7%，最高可达10.3%，由364.09g/kw·h 降至344.92g/kw·h（低转速1600r/min时）。尾气排放大幅降低。怠速排放HC 降幅达60%，由875ppm 降至350ppm；NOX下降20.5%，由166ppm 降至132ppm。气缸压力大幅提高。汽缸压力由4.5kgf/cm2提高到5.8 kgf/cm2，增幅为28.9%。怠速明显提高。在发动机不做任何调整的情况下，使用本品后，怠速由597r/min 提高到658r/min，增幅为10.2%。节能指标超越国家标准：合理润滑技术通则 GB/T 13608 中Ⅱ级（最高级）节能润滑剂指标（节能2.7%）。 6 此外，我们还做了许多你没提到或没想到的试验。例如 6.1 油膜承载能力大幅提高 可使破坏油膜的最低能量由66.81kJ 提高到128.33kJ（成功大学机械学院）。 在Mobil Vacuoline 1409 型液压导轨油中加入纳米金刚石，流阻系数Rh 可提高12～25%。静压滑轨的面积系数αf 可高出10%～18%，劲度系数Sc 可提高20%以上（中原大学）。这大大提高了防爬行能力，从而提高了机床加工精度。 6.2 摩擦功耗和油温明显降低 可使摩擦功耗由76.05W 降至55.56W，相对减少26.9%（成功大学）。用Z12V-190 柴油发电机组额定功率882kW,油温75℃，加入纳米金刚石后，油温降至72.5℃；柴油消耗率由225.25g/kW.h 降至210.72g/kW.h。 6.3 传动机械效率提高 在输出转矩为4.0~14.0 N.m(牛顿米)的负载下（4 个测量点），含纳米金刚石的润滑油可使微型蜗杆减速机的机械效率平均提高2.25%(天津大学)。 7 从机械基本知识看。纳米金刚石润滑油对摩擦副确有自修复功能。将表面的微突抛光，使摩擦副表面粗糙度大幅降低（图1）从而使真实的接触面积增大很多，可形成金属碳化物，使摩擦副得到强化优化。
自修复功效实例： 1）前几年有辆出租车行驶约80 万公里未大修过，烧机油严重，平均约2L/1000km。经使用一段我们的纳米金刚石发动机油后，机油消耗陡降至0.03L/1000km，当然尾气黑烟也解决了。 2）一辆长安面包使用纳米金刚石发动机油后最高时速由105 km/h 提高到120 km/h ，原缸压0.7~0.8M Pa 升至1.25Mpa，增幅达56%，油耗由9.2L/100km 降至 7.03L/100km。 3）一辆夏利车每次加油19L，原可行驶240km，加入纳米金刚石发动机油精后行驶距离逐步增加到247、256、265km，直至300km 以上。 自修复问题是个很复杂的问题，摩擦副损伤的情况各异，绝不可能用一种油就百分之百地解决。但纳米金刚石润滑油确实具有此功能，并且相当多的情况下获得良好效果。 以上权威部门所测试验数据均是由我们提供的纳米金刚石润滑油或纳米金刚石油精。经我们采用特殊的表面改性工艺后，可使纳米金刚石在油中稳定悬浮2 年以上。它使发动机的动力性、经济性和排放性均得到明显改善，其加入的浓度仅为2·10-3 量级以下即可出现明显的减摩抗磨减震降噪效果。我公司的纳米金刚石发动机油项目，经专家鉴定为“国际领先”。至于“超光滑”实际上是很难出现的，不必过于担心。 结论：谢友柏院士等人完成的中国工程院咨询研究项目——“摩擦学科学及工程应用现状及发展战略研究”得出一个结论：“虽然我国在纳米摩擦学方面巳经取得了多项具有国际先进水平甚至领先的成果，但我国润滑剂生产的两大龙头企业中却没有研究开发自己的纳米润滑剂产品，反而是一些国外公司和小型民营企业在销售和推广它们的纳米节能抗磨产品”。这一结论是符合实际的，是完全正确的。纳米金刚石润滑油这一利国利民节能减排的高科技产品尚需同仁共同努力，以更好地推广应用。 参考文献 [1] 张书达等，超分散金刚石在润滑油中的奇特功效[A].李志宏.第四届郑州国际 超硬材料及制品研讨会论文集[C].北京:机械工业出版社.2003. 181. 作者简介：张书达，天津乾宇超硬科技股份有限公司教授级高工，国务院特贴专家，纳米金刚石行标第一起草人。
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发表于 2016-6-27 17:37:21
