通过稳定的铜纳米颗粒提高发动机油的摩擦学性能

《ARABIAN JOURNAL FOR SCIENCE AND ENGINEERING》：Enhanced Tribological Performance of Engine Oil through Stabilized Copper Nanoparticles

纳米润滑油稳定性和摩擦学性能研究。采用超声均质化技术制备0.15wt.%铜纳米颗粒分散的10W40发动机油，经元素分析和zeta电位测试显示96天仍保持47%纳米颗粒稳定性，对油品粘度和碱度影响小。摩擦学测试表明纳米油显著降低摩擦系数（30%）和磨损损失（25%），四球试验显示不同工况下摩擦系数降低10.5%-16.7%，表面分析证实纳米颗粒在磨损表面形成保护层。

　　

摘要

含有分散纳米颗粒（纳米油）的润滑油已成为提高内燃机耐磨性的有前景的候选材料。然而，保持纳米颗粒的稳定分散仍然是一个重大挑战。本研究评估了含有0.15 wt.%铜纳米颗粒的10W40发动机油的稳定性和摩擦学性能。试验了多种分散技术，其中超声波均质化技术在实现稳定分散方面最为有效。通过元素分析和ζ电位测量评估了稳定性，结果显示两个月后仍有47%的纳米颗粒保持分散状态。进一步的研究证实，即使在96天后，纳米颗粒的分散稳定性依然得以维持。添加铜纳米颗粒对油的粘度和碱度影响甚微，确保了其与发动机要求的良好兼容性。通过销-盘试验评估了摩擦学性能，发现摩擦系数（COF）和重量损失均显著降低（分别约30%和25%），尤其是在高温和高负荷条件下。补充的四球磨损试验进一步表明，在较低温度和负荷下，摩擦系数降低了10.5%；在更严苛的条件下，降低了16.7%。对磨损后的盘和球的表面分析显示，由于纳米颗粒沉积在表面凹槽中，耐磨性得到了提升，从而减少了磨损区域并改善了润滑性能。