固体润滑国家重点实验室（LSL）知识库

润滑油及润滑脂是最常用的液体润滑剂，但常常会遇到因润滑油或者润滑脂(分相)的爬移泄露而造成环境污染或润滑失效。为了解决上述问题，本论文提出了发展一种介于润滑油和润滑脂中间状态润滑材料的理念，利用特定设计合成的小分子凝胶因子在基础油中实现超分子自组装，将基础润滑液体牢固地约束于小分子自组装而成的三维网络结构中，这种材料能够实现润滑油或者润滑脂的可逆转变，降低润滑油脂的泄露，减小润滑油的流失和爬移；同时小分子凝胶因子在超分子凝胶润滑剂体相中又可充当基础油减摩抗磨添加剂。具体研究内容和结构如下：

1. 设计制备了一系列带有脲基官能团的氨基酸衍生物小分子凝胶因子，其能够在多种常见的基础润滑油和室温离子液体中通过脲基官能团之间的氢键超分子相互作用，形成稳定的三维网络结构，将基础润滑油牢固地束缚在网络空穴中，形成稳定的凝胶态结构。超分子凝胶润滑剂表现出了优异的摩擦学性能，相比纯的基础油或者锂基润滑脂及二硫化钼功能化的锂基润滑脂表现出更好的减摩抗磨性能。

2. 季铵类化合物和磺酸类化合是众所周知的抗磨损添加剂，同时也是优异的清净剂。利用分子设计合成，将季铵官能团和磺酸官能团引入于同一分子结构中，得到了一种两性小分子凝胶因子。利用核磁技术、小角散射和冷冻刻蚀电镜证明其在基础油中通过自身的带电官能团发生静电组装形成稳定的多层囊泡结构。获得的超分子凝胶润滑剂表现出了优异的抗磨损性能，摩擦过程中的电接触电阻、磨斑表面的X射线光电子能谱进一步揭示了其润滑机理。

3. 为了增强凝胶润滑剂与基底间的相互作用，在凝胶因子中引入能够与基底发生强烈吸附作用的羟基，制备得到了一类包含多羟基的超分子凝胶因子，其能够在几乎所有的润滑液体中迅速形成稳定的凝胶润滑剂，通过变温核磁和变浓度核磁证明了该凝胶的形成机理主要是通过多个羟基间形成的分子间氢键以及烷基链间的疏水相互作用。研究发现 4wt %凝胶因子所形成的油凝胶和水凝胶表现出最优的减摩及抗磨特性。将这类凝胶灌装于织构化的轴承钢微孔内，获得了一类新型的自润滑复合材料，摩擦学数据表明，其比相应的灌入基础油的自润滑复合材料表现出更加优异的减摩抗磨特性。

4. 离子液体是一类重要的润滑剂。将能够形成分子间氢键的脲基官能团引入到离子液体分子中，其可以和长链烷基协同作用，当烷基链长大于16时，能够在普通离子液体中迅速形成稳定凝胶。实验结果证明，凝胶因子的成胶能力随着咪唑环中烷基链的增长而增加。该离子液体凝胶润滑剂在真空高低温摩擦实验中表现出了优于纯离子液体的摩擦学特性。同时，研究还发现该离子液体凝胶润滑剂具有良好的抗腐蚀性能，原因在于离子液体凝胶因子能够与金属基底发生配位形成有效的防腐保护膜。