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氮化硅陶瓷轴承球的滚动摩擦磨损特性与损伤行为

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摩擦学学报 2024年第9期44卷 1256-1265页

作者：魏万鑫苏云峰樊恒中宋俊杰张永胜胡丽天中国科学院兰州化学物理研究所固体润滑国家重点实验室

Si3N4陶瓷轴承球相比于钢球具有极限转速高，承载能力强，耐高温和耐酸碱腐蚀的优点，并表现出一定的自润滑性能，以绝对的优势作为滚动体被广泛用于高速轴承中，已成为高速、高精密轴承的关键部件.本文中通过模拟轴承真实服役工况的运... 详细信息

Si3N4陶瓷轴承球相比于钢球具有极限转速高，承载能力强，耐高温和耐酸碱腐蚀的优点，并表现出一定的自润滑性能，以绝对的优势作为滚动体被广泛用于高速轴承中，已成为高速、高精密轴承的关键部件.本文中通过模拟轴承真实服役工况的运动方式，开展Si3N4陶瓷轴承球的滚动摩擦损伤特性研究，分别考察Si3N4陶瓷轴承球与轴承钢滚道在无润滑和脂润滑条件下的滚动摩擦磨损状态和表面损伤行为，剖析Si3N4陶瓷轴承球滚动摩擦损伤行为演变规律与损伤机制.结果表明：Si3N4陶瓷轴承球与滚道在滚动摩擦磨损过程中，润滑脂的引入显著降低了滚动摩擦系数，尤其缓解了Si3N4陶瓷轴承球的疲劳损伤行为；无润滑条件下，Si3N4陶瓷轴承球滚动摩擦损伤机制主要为疲劳损伤和黏着磨损，且伴有摩擦化学反应；脂润滑条件下，Si3N4陶瓷轴承球滚动摩擦损伤机制主要为磨粒磨损和微脆性断裂.

关键词：氮化硅陶瓷轴承球滚动摩擦磨损表面损伤

鱼皮多肽作为水基润滑添加剂的摩擦学性能与机理研究

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摩擦学学报（中英文） 2024年第2期44卷 233-241页

作者：张恩惠王宁丽李维民赵改青王晓波中国科学院兰州化学物理研究所固体润滑国家重点实验室甘肃兰州730000 中国科学院兰州化学物理研究所中国科学院西北特色植物资源化学重点实验室/甘肃省天然药物重点实验室甘肃兰州730000 青岛市资源化学与新材料研究中心山东青岛266100 淄博高端合成润滑材料创新中心山东淄博255000

采用酶解和大孔树脂分离技术从渔业废弃物中提取了3种不同极性的多肽,研究了多肽在水乙二醇溶液中溶解性、摩擦学性能,并探讨了其摩擦学机理.结果表明,所制备的3种不同极性的多肽在水乙二醇体系中均具有良好的溶解性,且具有较高的热稳定... 详细信息

采用酶解和大孔树脂分离技术从渔业废弃物中提取了3种不同极性的多肽,研究了多肽在水乙二醇溶液中溶解性、摩擦学性能,并探讨了其摩擦学机理.结果表明,所制备的3种不同极性的多肽在水乙二醇体系中均具有良好的溶解性,且具有较高的热稳定性.摩擦学研究表明,多肽可显著提升水乙二醇溶液在钢/钢摩擦副间的减摩、抗磨性能,有效保护摩擦副表面,其中小极性的多肽抗磨性能最强,磨损体积比水乙二醇溶液降低55.49%,并且3种多肽均可显著提升水乙二醇的抗承载性能.多肽的分子结构中存在较多的极性基团,有助于多肽与金属摩擦副表面发生物理吸附,而且多肽在摩擦副表面还形成1层以含碳、氮有机化合物、铁氧化物为主的化学反应膜.因此,多肽优异的摩擦学性能是摩擦化学反应和物理吸附协同作用的结果.

关键词：水基润滑剂环境友好润滑添加剂多肽摩擦学性能摩擦学机理

离子液体表面活性剂改性凹凸棒石去除玉米赤霉烯酮

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硅酸盐学报 2024年第10期52卷 3170-3179页

作者：康玉茹牟斌朱永峰惠爱平王爱勤中国科学院兰州化学物理研究所甘肃省黏土矿物重点实验室兰州730000

玉米赤霉烯酮(ZEN)由于强生殖毒性、致癌等毒害作用,严重危害动物和人体健康,吸附法是去除ZEN的有效方法之一。采用咪唑类离子液体表面活性剂(C_nmimBr,n=12、14、16、18)改性凹凸棒石(APT)制备了ZEN吸附剂(C_nmimBr-APT)。通过Fourier... 详细信息

玉米赤霉烯酮(ZEN)由于强生殖毒性、致癌等毒害作用,严重危害动物和人体健康,吸附法是去除ZEN的有效方法之一。采用咪唑类离子液体表面活性剂(C_nmimBr,n=12、14、16、18)改性凹凸棒石(APT)制备了ZEN吸附剂(C_nmimBr-APT)。通过Fourier红外光谱(FT-IR)、X射线衍射(XRD)、氮气吸附-脱附分析等表征方法结合烧失量、吸湿率测定,探讨了C_nmimBr-APT的微观结构及表界面性质,系统考察了改性参数(C_nmimBr用量及碳链长度)和吸附条件(吸附剂用量、吸附时间、初始浓度、pH值、共存营养物质)对C_nmimBr-APT吸附性能的影响。结果表明:C_nmimBr改性过程未改变APT的晶体结构,改性后吸附剂的表面疏水性增强。吸附驱动力主要为C_nmimBr中碳链与ZEN分子间的疏水作用,吸附性能与C_nmimBr用量和碳链长度呈正相关。C_(16)mimBr-APT对ZEN的吸附过程符合准二级动力学模型和Langmuir等温模型,当C_(16)mimBr用量为5.0%(质量分数)时,C_(16)min Br-APT对ZEN的最大吸附量为7.45 mg·g^(-1)。吸附体系的pH值及共存氨基酸、维生素和矿物质(L-赖氨酸、维生素B1、Ca^(2+)、Cu^(2+)、Fe^(3+)等)对ZEN吸附性能无显著影响。因此,C_nmimBr-APT在吸附去除ZEN方面具有潜在的应用价值。

关键词：凹凸棒石离子液体表面活性剂玉米赤霉烯酮吸附

聚硅氮烷/MoS_(2)高温自润滑涂层的制备及性能研究

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摩擦学学报（中英文） 2024年第6期44卷 752-762页

作者：李谋吉杨武芳汤洁马正峰王睿麻拴红于波周峰中国科学院兰州化学物理研究所固体润滑国家重点实验室甘肃兰州730000 中国科学院大学北京100049

高温固体自润滑涂层因具有优异的摩擦学性能和极好的附着力,已被广泛应用于航空、航天等领域.本文中采用陶瓷前驱体聚硅氮烷为粘接剂,MoS_(2)为润滑填料制备了1种新型的宽温域减摩抗磨涂层.系统探究了各因素对涂层摩擦学性能的影响,并... 详细信息

高温固体自润滑涂层因具有优异的摩擦学性能和极好的附着力,已被广泛应用于航空、航天等领域.本文中采用陶瓷前驱体聚硅氮烷为粘接剂,MoS_(2)为润滑填料制备了1种新型的宽温域减摩抗磨涂层.系统探究了各因素对涂层摩擦学性能的影响,并利用扫描电镜(SEM)、X射线衍射(XRD)和Raman等表征分析涂层的微观组织、物相组成及磨损机理.结果表明:聚硅氮烷/MoS_(2)涂层不仅和基底结合力强,且在25~300℃较宽温域范围内具有优异的减摩抗磨性能.其中300℃热处理的涂层在200℃、9 N及90 r/min的测试条件下具有最佳润滑性能:平均摩擦系数为0.05,磨损率为7.6×10^(-5)mm^(3)/(N·m).涂层在中高温下体现出优异的润滑和耐磨性能,这主要得益于MoS_(2)特殊层状结构和弱的剪切应力以及高硬度无机非晶态陶瓷相SiOC的形成.该涂层的成功制备有望为高温工况下服役的零部件表面润滑防护提供理论依据及数据支持.

关键词：聚硅氮烷二硫化钼宽温域高温润滑耐磨涂层

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磁约束聚变堆中的润滑研究

摩擦学学报（中英文） 2024年第3期44卷 421-436页

作者：张瑞张弘柴利强王鹏中国科学院兰州化学物理研究所固体润滑国家重点实验室甘肃兰州730000 中国科学院大学北京100049

核聚变反应可以提供近乎无限的能源,且是1种安全清洁的方式.磁约束核聚变通过强磁场约束高温高密度氘氚等离子体放电发生聚变反应产生能源,其装备结构复杂且服役环境恶劣.服役于磁约束聚变装置中的活动部件使用的润滑材料不仅面临着摩... 详细信息

核聚变反应可以提供近乎无限的能源,且是1种安全清洁的方式.磁约束核聚变通过强磁场约束高温高密度氘氚等离子体放电发生聚变反应产生能源,其装备结构复杂且服役环境恶劣.服役于磁约束聚变装置中的活动部件使用的润滑材料不仅面临着摩擦磨损还要承受聚变装置高低温、真空以及辐射环境.本文中系统地总结了磁约束聚变装置发展过程中真空室、超导磁场、离子回旋加热系统和遥操作系统等各个部件面临的润滑挑战以及解决方案,并对未来商用磁约束聚变堆所需润滑材料与技术进行了展望.

关键词：聚变堆辐照结构遥操润滑

放电等离子烧结Cu-15Ni-8Sn/石墨自润滑复合材料摩擦磨损性能研究

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摩擦学学报（中英文） 2024年第4期44卷 509-518页

作者：马文林刘益超王小超苏博兰州交通大学机电工程学院甘肃兰州730070 中国科学院兰州化学物理研究所中国科学院材料磨损与防护重点实验室甘肃兰州730000

以Cu-15Ni-8Sn合金为基体,石墨为润滑剂,采用放电等离子烧结技术制备了Cu-15Ni-8Sn/石墨自润滑复合材料.使用扫描电子显微镜、X射线衍射仪和万能试验机研究了复合材料的微观组织、物相组成和室温力学性能,通过球-盘式摩擦试验机测试复... 详细信息

以Cu-15Ni-8Sn合金为基体,石墨为润滑剂,采用放电等离子烧结技术制备了Cu-15Ni-8Sn/石墨自润滑复合材料.使用扫描电子显微镜、X射线衍射仪和万能试验机研究了复合材料的微观组织、物相组成和室温力学性能,通过球-盘式摩擦试验机测试复合材料的摩擦磨损性能,利用三维轮廓仪测量材料磨损体积,借助扫描电子显微镜对磨痕形貌进行表征.结果表明:向Cu-15Ni-8Sn基体材料中添加石墨后,材料的硬度明显降低;随着石墨含量的提高,复合材料的抗压强度逐渐降低.当添加质量分数为3%的石墨时,Cu-15Ni-8Sn/石墨自润滑复合材料的耐磨性最好,磨损率最小为3.0×10^(-6)mm^(3)/(N·m),其磨损机理主要以磨粒磨损为主.

关键词：自润滑复合材料 Cu-15Ni-8Sn 放电等离子烧结抗压强度磨粒磨损

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基于超分子衍生类多孔有机聚合物的样品前处理方法研究进展

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色谱 2024年第6期42卷 496-507页

作者：康晶燕师彦平中国科学院兰州化学物理研究所中国科学院西北特色植物资源化学重点实验室甘肃兰州730000

多孔有机聚合物是一类由有机构筑单元通过共价键连接构成的多孔材料,因具有高比表面积、可调节孔径、高度可设计性和易修饰性等特点,在样品前处理领域表现出巨大的应用潜力。设计新型功能性的构筑单元是实现目前多孔有机聚合物材料创新... 详细信息

多孔有机聚合物是一类由有机构筑单元通过共价键连接构成的多孔材料,因具有高比表面积、可调节孔径、高度可设计性和易修饰性等特点,在样品前处理领域表现出巨大的应用潜力。设计新型功能性的构筑单元是实现目前多孔有机聚合物材料创新发展的重要因素,也是实现复杂基质中目标分子高效、高选择性分离富集的核心与关键。近年来,超分子衍生类化合物凭借其良好的主客体识别化学性质、简便易行的功能化策略以及可调节的拓扑构型,为多孔有机聚合物材料的构筑提供了新的启示和突破。本文重点归纳了不同结构类型的超分子衍生类多孔有机聚合物构筑策略,并聚焦于食品分析和环境监测,简要综述了超分子衍生类多孔有机聚合物在样品前处理领域的最新研究进展,并对该领域的发展方向进行了展望。

关键词：多孔有机聚合物样品前处理超分子衍生物食品分析环境监测综述

B_(4)C&H-DLC薄膜在过氧化氢溶液中的摩擦学行为研究

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摩擦学学报（中英文） 2024年第4期44卷 562-572页

作者：朱国菁李文波曹学乾尚伦霖孔令刚张广安中国科学院兰州化学物理研究所固体润滑国家重点实验室甘肃兰州730000 兰州交通大学光电技术与智能控制教育部重点实验室甘肃兰州730070

采用闭合场非平衡磁控溅射技术在316L不锈钢表面沉积硼、氢掺杂类金刚石碳(B_(4)C&H-DLC)薄膜,利用扫描电镜(SEM)、Raman、X射线光电子能谱仪(XPS)、纳米压痕和线性往复摩擦试验机等系统分析了B_(4)C&H-DLC薄膜的结构、力学性能及过氧... 详细信息

采用闭合场非平衡磁控溅射技术在316L不锈钢表面沉积硼、氢掺杂类金刚石碳(B_(4)C&H-DLC)薄膜,利用扫描电镜(SEM)、Raman、X射线光电子能谱仪(XPS)、纳米压痕和线性往复摩擦试验机等系统分析了B_(4)C&H-DLC薄膜的结构、力学性能及过氧化氢水溶液中与不同对偶球的摩擦学行为.结果表明:B_(4)C&H-DLC薄膜在过氧化氢环境中与Al_(2)O_(3)球相对摩擦时,有严重的磨粒磨损行为,摩擦系数与磨损率较高.此外,B_(4)C&H-DLC薄膜在过氧化氢环境中与Si_(3)N_(4)和SiC球相对摩擦时发生了复杂的摩擦化学反应,形成了硅胶和硼酸的摩擦化学产物,发挥了减摩抗磨作用[磨损率较低分别为0.8×10^(-7)和1.0×10^(-7)mm^(3)/(N·m)].因此,本研究为碳基薄膜在氧化条件下摩擦副的合理设计和应用提供了试验依据,同时也为保护在苛刻环境工作的机械部件提供了1种可行方法.

关键词：类金刚石碳摩擦配副双氧水硅氧化合物元素掺杂

N掺杂对Si-DLC薄膜的结构性能影响及摩擦机理研究

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摩擦学学报 2024年第9期44卷 1266-1282页

作者：魏徐兵冯海燕尹萍妹陈赞丁佳晴卢诗琪杜乃洲李晓伟张广安中国矿业大学材料与物理学院中国科学院兰州化学物理研究所固体润滑国家重点实验室

采用平板阴极等离子体增强化学气相沉积技术，通过调控N2流量在GCr15基底上制备了系列硅氮共掺杂类金刚石碳基（Si/N-DLC）薄膜，分析探索N掺杂对于Si-DLC薄膜结构、力学性能和摩擦学行为的作用规律以及Si/NDLC薄膜的低摩擦磨损机理.结... 详细信息

采用平板阴极等离子体增强化学气相沉积技术，通过调控N2流量在GCr15基底上制备了系列硅氮共掺杂类金刚石碳基（Si/N-DLC）薄膜，分析探索N掺杂对于Si-DLC薄膜结构、力学性能和摩擦学行为的作用规律以及Si/NDLC薄膜的低摩擦磨损机理.结果表明：N元素的引入促进Si-DLC薄膜中sp2-C结构的形成，降低了薄膜的硬度和弹性模量，但能大幅改善Si-DLC薄膜的韧性并增强结合（>20 N）.更重要的是，N掺杂可有效降低Si-DLC薄膜的摩擦系数并改善其耐磨性能，摩擦系数和磨损率相较于Si-DLC薄膜分别降低了约26%和45%.其摩擦机理是类石墨碳（GLC）转移膜的形成使得摩擦界面发生转移，有效降低了Si/N-DLC薄膜的摩擦系数，并且依赖于摩擦界面的石墨化程度和氢含量.而磨损行为取决于其薄膜自身韧性和抵抗弹塑性变形的能力，磨痕内部脆性断裂缺口会造成转移膜的大面积破坏，加剧了黏着磨损.此外，确定了Si/N-DLC薄膜低摩擦（摩擦系数≤0.05）的最佳服役区间，相关结果为Si/N-DLC薄膜的结构性能调控和工程应用提供参考.

关键词： Si/N-DLC薄膜摩擦磨损润滑机理 GLC转移膜滑动界面

来源：博看期刊