[发明专利]一种自修复纳米润滑油脂及其制备方法

说明书

本发明涉及一种自修复纳米润滑油脂及其制备方法，制备方法包括以下步骤：(1)将纳米粒子加入3‑三硅醇丙磺酸中，进行纳米粒子表面的磺化；(2)在强烈搅拌下加入带有机长链的有机三取代胺中和，经透析后进行干燥处理，即得到自修复纳米润滑油脂。与现有技术相比，本发明的纳米粒子均匀分散在与其以化学键(共价键和离子键)相连的有机介质中，体系稳定，无溶剂，环保，能显著减小摩擦系数，纳米粒子能提高润滑油的承载能力，摩擦过程中纳米润滑剂能修补摩擦表面的沟槽和缺陷，并且纳米粒子表面的有机长链赋予纳米润滑油脂自修复性能，使润滑油脂能在摩擦副表面形成比较稳定的保护膜。

技术领域

本发明涉及一种纳米润滑油脂，尤其是涉及一种自修复纳米润滑油脂及其制备方法。

背景技术

微/纳机电系统(M/NEMS)是利用集成电路制造技术和微/纳架构技术把微/纳结构、传感器、执行器、控制处理电路甚至接口、通信和电源等制造在一块或多块芯片上的微/纳型集成系统，具有微型化、集成化、智能化、低成本、高性能、可批量生产等优点，在航天、航空、汽车、生物医学、环境监测、军事等领域有十分广阔的应用前景，是目前科技界公认最具发展潜力的研究领域之一。但经过超精密制造的M/NEMS尺寸小，活动部件间间隙在1μm以下甚至接触。运动过程中，受尺寸效应的影响，表面黏着、摩擦及磨损是影响M/NEMS的性能、稳定性和寿命的关键因素，并且宏观的摩擦学定律及研究手段在这里已不适用。因此，寻找减小M/NEMS部件间摩擦磨损的方法是一个亟待解决并富有挑战性的难题。

目前制造M/NEMS所用的材料大多数是硅及其化合物，还有少量的软体金属(镍、金等)，M/NEMS尺寸小，活动部件间间隙很小，在运动过程中会产生很大的摩擦磨损，表面容易黏着。在M/NEMS材料表面涂覆具有良好机械性能或化学活性/惰性的薄膜，如：类金刚石DLC(Diamond-like Carbon)、碳膜、碳化硅及氮化硅等固体薄膜，可以有效地改善其物理和化学性质，提高稳定性和寿命。DLC具有极高的硬度、极低的摩擦系数以及极强的抗磨性能，并且DLC涂层有利于提高含氟润滑剂的稳定性，因此，DLC膜已被大量地应用于M/NEMS。但DLC膜在高载荷下会出现磨粒磨损产生的犁沟，耐磨性能明显降低，而且在湿度较高的环境下，摩擦系数较大，波动加剧。单或多分子层的超薄膜可以在不降低M/NEMS承载能力的情况下，显著降低表面的摩擦系数，甚至出现超润滑状态。最常见的超薄膜是LB(Langmuir-Blodgett)膜和自组装膜SAM(Self-assembled monolayer)。LB膜技术在材料表面通过单分子膜组装构成分子有序体系，具有性能稳定，摩擦系数低，厚度可控等优点，现已用于解决磁记录系统的润滑问题，但LB膜制备方法复杂且与基底以范德华力结合(物理吸附)，膜的热稳定性和动力学稳定性较差。SAM膜具有更高的有序性和取向性，结构稳定且堆积紧密，通过对SAM方便灵活的分子设计可获得不同结构及物理化学性能的表面，具有防腐蚀，减少摩擦，降低磨损等作用，能有效地减轻静摩擦。但是，SAM膜的摩擦力受速度的影响较大，用于微马达润滑时，效果不理想。表面沉积双层膜也可以提高器件的耐磨性，但因毛细管效应会引起静摩擦，而使其不能广泛适用于M/NEMS。

专利98123247.7在LIGA(光刻、电镀和注模)技术的电镀工艺前，采用由二硫化钼或碳60组成的固体润滑剂来解决微电子机械的润滑和磨损问题，但是固体润滑剂使用过程中存在大量灰尘。

发明内容

本发明的目的就是为了提供一种稳定的具有更高承载能力的自修复纳米润滑油脂及其制备方法。

本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：

一种自修复纳米润滑油脂的制备方法，该方法包括以下步骤：

(1)将纳米粒子加入3-三硅醇丙磺酸中，进行纳米粒子表面的磺化；

(2)在强烈搅拌下加入带有机长链的有机三取代胺中和，经透析后进行干燥处理，即得到所述的自修复纳米润滑油脂。