“纳米材料与表面工程”学术研讨会在河南大学召开

2017年10月26日上午,河南大学建校105周年系列学术活动之“纳米材料与表面工程”学术研讨会在金明校区中州国际酒店一楼报告厅举行。此次研讨会是河南大学—中国科学院兰州化学物理研究所共同发起的双边学术交流会,首届研讨会由纳米材料工程研究中心（以下简称中心）主办。校党委常委、副校长刘先省,兰州化物所先进润滑与防护材料研究发展中心主任、亚太材料科学院院士陈建敏研究员.

低硫柴油用纳米氧化铈抗磨助燃添加剂的性能研究

为了解决深度脱硫工艺导致的柴油摩擦学性能差引起的喷油器磨损失效问题及纳米添加剂粒径大分散性差等问题,制备了超小粒径(1~2 nm)CeO_(2)纳米微粒,其拥有优异的分散性。将其作为0号柴油添加剂,采用四球摩擦磨损试验机和自动量热仪测试了其摩擦学性能和助燃性能,采用热重分析仪在氧气气氛下分析柴油的氧化燃烧过程。结果表明,向柴油中添加CeO_(2)纳米微粒能够增强其减摩抗磨性能,与柴油相比磨斑直径减小约13%,摩擦系数降低约27%,燃烧热值提高约16%。

纳米材料增强液体硅橡胶的研究进展

介绍了传统纳米填料(如纳米二氧化硅、纳米碳酸钙、有机蒙脱土、碳纳米管和石墨烯)和新型功能性填料(如纳米氧化锌、纳米二氧化钛、碳化硅、氧化铝及纳米银线)增强液体硅橡胶的研究现状,提出液体硅橡胶的研究方向。

一维钴纳米材料的简单制备及其磁性和电磁性能研究（英文）

在常压下采用简单的液相还原法制备了一维钴纳米材料,并对比了一维纳米材料在研磨前后的形貌变化。结果表明,外加磁场的存在更利于钴纳米晶体的取向生长,得到的一维钴纳米材料在被充分研磨后仍然保持有较大的长径比,并且具有更好的电磁吸波性能.

近代材料分析测试方法研究生课程教学探讨与实践

针对研究生开设的近代材料分析测试方法课程中存在的主要问题,基于微观探测技术与物质的相互作用出发,优化教学内容,采用“沉浸式教学互动模式”的教学手段,通过问卷调查的方式对教学效果进行评价,明确了适合于研究生的课程开设模式。

负载型橡胶纳米复合材料助剂研究进展

橡胶助剂在使用过程中易发生迁移、挥发,造成喷霜,从而带来环境污染,这是传统橡胶助剂长期存在的普遍问题。通过在纳米二氧化硅(Nano-SiO_2)、埃洛石纳米管(HNTs)、石墨等载体表面负载传统小分子助剂可有效改善传统助剂所存在的问题,同时赋予橡胶基体优异的综合性能。笔者综述了近年来负载型橡胶助剂的相关报道,并展望了其今后的研究方向。

油溶性LaF_(3)纳米微粒与齿轮油典型添加剂的配伍性能及其应用研究

采用二(2-乙基己基)磷酸(D2EHPA)为修饰剂制备了油溶性LaF_(3)纳米微粒,使用四球摩擦磨损试验机探究了其与齿轮油典型添加剂复配后的摩擦学性能,将其作为添加剂应用到市售重负荷工业齿轮油中,考察了其在齿轮油中的应用效果。结果表明:所制备的油溶性LaF_(3)纳米微粒与硫化烯烃(T321)、硫代磷酸复酯胺盐(T307)和丁基异辛基磷酸十二胺盐(T308B)等典型的添加剂具有良好的协同效应;LaF_(3)纳米微粒加入到重负荷工业齿轮油中,不仅能够增强齿轮油的减摩和抗磨性能,而且还能提高油品的承载能力。

甲醇及其燃烧副产物对发动机油性能的影响研究

文章选取了一款市售普通发动机油作为研究对象,研究了甲醇及其燃烧副产物对该润滑油主要性能的影响。微动摩擦磨损试验机(SRV)摩擦磨损试验(往复模式)结果显示:甲醇及其燃烧副产物对该发动机油的减摩抗磨性能具有较大的负面影响,使摩擦副的平均摩擦系数增大19%、磨损率增大54%。这是由于甲醇及其燃烧副产物与润滑油中的减摩抗磨剂二烷基二硫代磷酸锌(ZDDP)和二烷基二硫代氨基甲酸钼(MoDTC)发生反应,导致其析出所致。抗氧化试验结果显示:加入甲醇、甲醛、甲酸三者的混合物,使得该发动机油的起始氧化温度降低7℃,在210℃下的氧化诱导期缩短7 min。曲轴箱模拟试验表明:甲醇对结焦行为影响最大,而三者混合物的引入使得该发动机油的结焦评级达10级,结焦量增加400%。此外,甲醇及其燃烧副产物的加入会使润滑油碱值下降幅度增大,并导致黏度指数改进剂析出,从而使其运动黏度下降。

氧化铈纳米添加剂与商用添加剂的共吸附行为及其协同润滑机制研究

纳米添加剂因其高效的减摩抗磨效应在节能内燃机油中具有广阔的应用前景,与内燃机油中商用添加剂的协效机制是开发纳米添加剂内燃机油配方的关键问题.本文中利用石英晶体微天平(QCM-D)研究油胺修饰CeO_(2)纳米微粒与商用内燃机油添加剂在金属表面的协同吸附行为,及其对CeO_(2)纳米添加剂减摩抗磨性能的影响机制.发现清净剂(DE)、减摩剂(FM)、抗氧剂(AO)和黏指剂(VII)都可以同CeO_(2)纳米微粒共同形成摩擦膜,使抗磨性能优于单一添加剂,表现出了协同效应.CeO_(2)纳米微粒与有机分子添加剂复配的抗磨性能与其吸附层的吸附质量成正比.对于趋近于单层刚性吸附的添加剂,随分子中烷基链长度的增大,CeO_(2)纳米微粒参与共吸附的程度逐渐降低.分散剂中的长烷基链PIB(聚异丁烯)部分阻碍了CeO_(2)纳米微粒的吸附,使其无法在摩擦副表面沉积成膜,导致了显著的拮抗效应.

酰胺型有机摩擦改进剂的制备及摩擦学性能研究

采用油胺与双丙酮丙烯酰胺、N,N-二甲基乙酰基乙酰胺通过酮胺缩合反应制备了2种新型酰胺型有机摩擦改进剂(DAO、DMO),所制备的有机摩擦改进剂在基础油PAO6中具有良好的溶解性.研究了DAO、DMO在不同温度下(25、80和135℃)的摩擦学性能,考察了有机摩擦改进剂与二烷基二硫代磷酸锌(ZDDP)复配后的摩擦学性能.结果表明,在不同温度下DAO与DMO在PAO6中具有良好的减摩抗磨性能,且2种有机摩擦改进剂均与ZDDP表现出良好的协同减摩作用.拉曼光谱(Raman)和X射线光电子能谱仪(XPS)分析表明2种有机摩擦改进剂与ZDDP之间的协同作用主要得益于有机摩擦改进剂与ZDDP分子间的相互作用,在摩擦过程中发生摩擦化学反应,产生含有磷酸盐和硫化物等耐磨性化合物的致密摩擦化学反应膜,同时有机摩擦改进剂在ZDDP摩擦膜表面发生吸附,边界润滑膜与吸附膜共同作用实现了高温环境下良好的减摩与抗磨性能.

碳纳米材料在润滑油脂中的应用开发

纳米材料因在润滑油脂中展现出优越的摩擦学性能引起人们极大的兴趣。碳纳米材料因其多样且独特的形态和微观结构,具有物理化学性能独特、热稳定性强和剪切强度低等特点,作为润滑油脂添加剂在高温、长效、环保要求高的润滑环境中具有不可替代的优势。文章从碳纳米材料的结构、表面改性、与其他润滑材料复合等方面综述了碳纳米材料作为添加剂在润滑油脂领域中的性能和机制研究及其应用开发。

硼酸酯润滑油添加剂的设计、制备及在齿轮油中的应用研究

为了进一步提高齿轮油CKD 320的摩擦学性能,设计、制备了3种带有不同官能团的绿色环保含硼添加剂:饱和碳链的硬脂酸二乙醇酰胺硼酸酯(C18)、带有C=C双键的油酸二乙醇酰胺硼酸酯(C18∶1)和带有极性基团羟基和双键的蓖麻油酸二乙醇酰胺硼酸酯(C18∶1OH)。通过调控硼酸酯润滑油添加剂的极性,研究硼酸酯的极性对齿轮油CKD 320摩擦学性能的影响。结果表明:3种硼酸酯添加剂可以在不改变齿轮油CKD 320理化性能的情况下,提高齿轮油的减摩和抗磨性能以及承载能力,硼酸酯的极性越强,越易在摩擦表面吸附,抗磨性越高。

水基纳米聚硅在低渗油藏中的降压增注研究

纳米聚硅降压增注剂分散在介质中多以聚集态存在,难以进入细小孔道,甚至导致孔道堵塞。本文将一种采用原位表面修饰技术制备的水基纳米聚硅降压增注剂在分散剂作用下分散在水中,利用透射电子显微镜、激光粒度分布仪等分析手段对水基纳米聚硅进行了结构表征,研究了纳米聚硅分散液的相分散、相分离及其砂岩表面的吸附行为,并通过现场试验考察了纳米聚硅分散液的降压增注能力。结果表明:具有强吸附-超疏水核结构的水基纳米聚硅以0.2%的质量分数分散于水中,透光率大于99%,平均粒径为7 nm,Zeta电位达-43.1 mV,分散稳定。同时,分散液在高矿化度及低pH值条件下可实现强吸附-超疏水性核的有效分离,并牢固吸附在岩石孔隙表面,从而改变岩石表面润湿性,形成疏水性孔隙表面。在低渗透油田注水井现场应用时,江苏油田应用7口井平均注水压力下降26.4%,注水量增加106.7%,有效期大于10个月。

油溶性硼酸镧纳米微粒的制备及其在不同基础油中的摩擦学性能研究

采用表面修饰技术和沉淀法制备油胺修饰的硼酸镧(OAm-LaBO_3)纳米微粒,采用多种仪器设备分析OAm-LaF_3纳米微粒的结构、形貌及化学组成,评价OAm-LaBO_3纳米微粒在矿物油液体石蜡(LP)和合成酯类油癸二酸二异辛酯(DIOS)基础油中的减摩抗磨性能,推测其在LP和DIOS中的摩擦学作用机制。结果表明:OAm-LaBO_3在LP和DIOS基础油中均具有一定的减摩、抗磨性能,其中在LP中减摩性能显著,而在DIOS中抗磨性能突出。主要原因是LP和DIOS的极性不同,OAm-LaBO_3纳米微粒在摩擦过程中分解的有机小分子在摩擦表面吸附的难易程度不同,造成了减摩抗磨机制不同。

重金属选择反应性纳米修复剂的制备及应用研究

随着工业的快速发展,重金属污染的废水治理已变成一个亟待解决的问题。采用泡花碱为硅源,以巯基丙基三甲氧基硅烷为修饰剂,采用原位修饰法制备了巯基二氧化硅纳米修复剂(SiO2-SH)。研究发现,在57.0mg/LPb^2+、Cd^2+混合离子溶液中,制备的修复剂20min即可去除溶液中的Pb^2+、Cd^2+离子。当溶液中同时存在Pb^2+、Cd^2+、Ca^2+、Mg^2+4种离子时,对4种离子的去除率分别为100%,80.9%,7.3%,6.5%,说明制备的修复剂对Pb^2+、Cd^2+离子具有选择反应性。同时发现,与Frundlich模型相比,吸附剂对Pb^2+、Cd^2+离子的吸附过程符合Langmuir模型,Pb^2+、Cd^2+离子的最大单分子层吸附能力分别为64.10和59.52mg/g,具有较高的吸附容量。总之,制备的SiO2-SH修复剂对溶液中的Pb^2+/Cd^2+具有快速、高效的去除能力及优良的重金属离子选择反应性,具有较强的市场竞争力。

纳米二氧化硅的制备及其在橡胶中的应用研究进展

二氧化硅是一种重要的无机材料,无毒,对环境无污染,具有非常广泛的用途.近年来已经有大量文献报道了纳米二氧化硅的制备及其应用.本文综述了国内外相关文献,介绍了纳米二氧化硅的几种制备工艺,以及在硅橡胶、医用橡胶、轮胎橡胶、日用橡胶制品、胶管胶带和胶鞋中的应用,并展望了纳米二氧化硅的发展方向和应用前景.

纳米SiO2在注水-驱油-油水分离中的界面调控研究进展

表面与界面行为在石油注水开发中广泛存在.功能性纳米二氧化硅具有在油水岩石三相界面吸附/聚集/解吸附的独特效应,有望在经济、高效和绿色环保的石油开发技术中得到应用.本文针对注水、注化学剂驱油及采出液的油水分离三个应用方向,以改变注入液原油岩石三相之间的界面作用为切入点,介绍了纳米二氧化硅的表面功能化及其在调控油/水/岩石三相界面中的研究进展,总结了其界面调控作用机制.最后,结合课题组研究工作,指出了功能性纳米二氧化硅表面结构调控与应用的研究方向.

纳米SiO2在钻井液中的应用研究进展

近年来,纳米技术与钻井技术的结合,促进了石油钻探工业的发展.纳米SiO2由于其环保、价廉、易改性等优点被广泛研究并应用于石油钻探工业.本文概述了纳米SiO2在钻井液中应用研究进展,重点介绍了纳米SiO2对钻井液流变性、降滤失性、页岩抑制、井筒稳定性、乳化性能、润滑性能的影响.有机/无机纳米SiO2杂化材料通过在页岩表面形成一层致密的疏水膜、增加钻井液分子之间的交联程度等作用,有效地提高了钻井液的各项性能指标.

纳米羟基磷灰石的合成方法研究进展

羟基磷灰石(Hydroxyapatite,HAP)是一种重要的生物、医药、重金属污染土壤/水体修复材料,本文总结了HAP的结构、组成、发展历程及应用,并从干法、湿法两个大方面系统总结了羟基磷灰石的合成方法及各种方法的优劣,对HAP合成方法的改进方向及应用前景进行了展望.

溶剂热法制备银纳米线研究进展

银纳米线具有优异的光电性能、耐曲绕性、生物相容性以及导热性能,在光学、电学、催化、抗菌材料等诸多领域具有广阔的应用前景。综述了近年来国内外采用溶剂热法制备银纳米线的研究进展,介绍了多元醇体系中银纳米线的形成机理,然后按照银纳米线制备过程中成核、生长阶段的受实验参数控制的规律性,分析了溶剂热法制备银纳米线的主要影响因素,包括溶剂和还原剂种类、前驱物浓度、成核控制剂种类及浓度、表面活性剂聚乙烯吡咯烷酮的相对分子质量及浓度、反应温度与时间等。最后,指出了溶剂热法制备银纳米线的关键问题,并对银纳米线未来的发展趋势进行了展望。