铜纳米颗粒作为润滑油添加剂可以表现出优异的摩擦学性能,但由于其粒径较小表现出更为活泼的化学性质,对氧气极其敏感,从而使得铜纳米颗粒极易发生氧化。目前,铜纳米颗粒易于氧化的问题已经成为限制铜的应用和发展的主要瓶颈之一。围绕这一问题的解决方案有很多,但是采用二氧化硅与铜复合来防止铜纳米颗粒的氧化的方法并不常见。因此,本文采用两种不同的制备方法,溶胶凝胶法和反相微乳液法,制备了两种粒径的二氧化硅/铜复合微球及棒状复合材料,并分别研究了其作为润滑油添加剂的摩擦学性能。但是,将二氧化硅/铜复合材料用作润滑油添加剂,研究其摩擦学性能的报道很少。而且,对于二氧化硅/铜复合材料用作润滑油添加剂,其形貌和粒径的影响尚不明确。鉴于此,本文探讨了添加剂的形貌和粒径与摩擦学性能之间的关系。具体的研究内容和结果如下:(1)溶胶凝胶法制备油溶性棒状二氧化硅/铜复合材料及其摩擦学性能研究以硫酸铜为铜源,氨水调节pH,再通过加入水合肼将铜离子还原为铜溶胶。之后将铜溶胶转移到一定比例的醇水体系中,加入正硅酸乙酯(TEOS),室温下搅拌反应24h,通过改变一系列影响因素制备得到棒状二氧化硅/铜复合材料。分别采用红外光谱(FTIR)、透射电子显微镜(TEM)和X射线粉末衍射仪(XRD)对复合材料的尺寸、形貌和结构进行表征。研究结果显示二氧化硅为类似空心结构,且铜纳米颗粒包裹在二氧化硅内部。之后,将棒状二氧化硅/铜复合材料分散在癸二酸二异辛酯(DIOS)中表征其摩擦学性能。摩擦结果表明,在高载荷(100 N)下,棒状二氧化硅/铜复合材料可以表现出一定的抗磨性能,相较于DIOS和二氧化硅,其磨损率可以降低56.4%和28.9%。(2)溶胶凝胶法制备油溶性二氧化硅/铜复合微球及其摩擦学性能研究采用溶胶凝胶法,通过改变乙醇和水的比例、氨水用量和正硅酸乙酯的用量制备得到形貌较为良好的球状二氧化硅/铜复合材料。之后,采用十八烷基三甲氧基硅烷对其进行亲油修饰,使复合微球可以很好的分散在润滑油中。分别采用FT-IR、TEM和XRD对复合材料的尺寸、形貌和结构进行表征。结果显示所得的复合微球粒径为220 nm左右,铜纳米微粒可以均匀分布在二氧化硅内,使二氧化硅包裹在铜纳米微粒外部,从而有效阻止铜的氧化和团聚。采用MFT-R4000型高速往复磨损试验机和三维形貌仪深入系统的研究二氧化硅/铜复合微球作为润滑油添加剂在DIOS中的摩擦学行为。摩擦实验结果表明:二氧化硅/铜复合微球作为润滑油添加剂,摩擦系数和磨损率相较于DIOS可以分别降低10%和30%,具有一定的减摩抗磨性能。这是由于在摩擦过程中,二氧化硅/铜复合微球在摩擦副表面形成了润滑膜。通过对不同形貌的二氧化硅/铜复合材料的摩擦学性能的比较,发现球形复合材料的摩擦学性能更佳。(3)反相微乳液法制备油溶性二氧化硅/铜复合微球及其摩擦学性能研究为了比较粒径对复合材料摩擦学性能的影响,本节采用反相微乳液法制备得到粒径为20 nm左右的二氧化硅/铜复合微球。首先采用油酸铜为原料,再加入油胺,通过热解法得到油胺油酸共同修饰的铜纳米颗粒。然后在微乳液体系中进行二氧化硅包覆,得到二氧化硅/铜复合微球。分别采用FT-IR、TEM和XRD分析了复合材料的尺寸、形貌和结构。之后,MFT-R4000型高速往复磨损试验机用于对二氧化硅/铜复合微球作为润滑油添加剂的摩擦学行为的评价。摩擦结果显示,粒径为20 nm的二氧化硅/铜复合微球具有微弱的减摩性能和良好的抗磨性能。原因是由于在摩擦副表面形成的润滑膜起到了良好的减摩抗磨效果的原因。通过对不同粒径的二氧化硅/铜复合微球的摩擦学性能的比较,发现粒径较小的二氧化硅/铜复合微球表现出更好的摩擦学性能。