周金芳，張曉琴，王曉莉，祁早娟，任鵬

潤滑密封與耐磨材料分會 中國科學(xué)院蘭州化學(xué)物理研究所

潤滑材料是現(xiàn)代工業(yè)的關(guān)鍵要素，尤其在機械、交通和航空領(lǐng)域中至關(guān)重要。隨著技術(shù)發(fā)展和工業(yè)需求的多元化，潤滑材料的研究和開發(fā)持續(xù)進步。下文將概述潤滑材料的現(xiàn)狀，評估挑戰(zhàn)，并預(yù)測未來趨勢，旨在為相關(guān)研究提供指導(dǎo)。

一、潤滑材料的現(xiàn)狀

潤滑材料的研究和應(yīng)用已經(jīng)取得了顯著的進展。目前，潤滑材料主要包括液體潤滑劑、固體潤滑劑和復(fù)合材料三大類。

液體潤滑劑，如礦物油和合成油，因其流動性和冷卻效果，在工業(yè)中至關(guān)重要，主要用于減少摩擦、磨損，并保護機械部件。這些潤滑劑可以根據(jù)需求調(diào)整其黏度和穩(wěn)定性。但在極端條件下，它們可能性能下降，并有環(huán)境泄漏風險。因此，研究正集中于開發(fā)新一代液體潤滑劑，以適應(yīng)更廣泛的溫壓條件，提高環(huán)境相容性，包括高性能基礎(chǔ)油、增強熱穩(wěn)定性和抗氧化性添加劑，以及生物可降解潤滑劑。

固體潤滑劑在干燥或少油環(huán)境中展現(xiàn)出高效性能，尤其適合液體潤滑劑不適用的場合，包括石墨、二硫化鉬、石墨烯、二維過渡金屬硫化物和MXene等。盡管它們承載和耐磨性能優(yōu)異，但受環(huán)境條件如濕度和化學(xué)反應(yīng)的影響。因此，固體潤滑劑需根據(jù)具體工況精確選擇。研究者正通過表面處理、納米化技術(shù)改良固體潤滑劑，以提高其環(huán)境適應(yīng)性，并通過與聚合物或金屬復(fù)合，開發(fā)出在嚴苛條件下具有更廣泛應(yīng)用和持久潤滑效果的新型復(fù)合材料。

復(fù)合材料結(jié)合了液體和固體潤滑劑的優(yōu)點，并通過添加納米顆粒和纖維等增強體來提升性能。研究集中在自潤滑復(fù)合材料、梯度復(fù)合材料和自潤滑涂層，這些材料能在極端條件下維持穩(wěn)定的摩擦系數(shù)和耐磨性。自潤滑復(fù)合材料通過在金屬或陶瓷基體中加入固體潤滑劑（如MoS2、石墨、軟金屬）制備，適用于高溫機械部件。梯度復(fù)合材料通過梯度排列潤滑層和承載層，解決了傳統(tǒng)自潤滑材料的力學(xué)性能問題。自潤滑涂層技術(shù)通過涂覆低摩擦系數(shù)和高耐磨性材料于部件表面，優(yōu)化摩擦學(xué)性能并降低成本。

近期研究聚焦于開發(fā)新型潤滑材料，如生物基和納米潤滑劑，以提升性能并減少環(huán)境影響；改進材料性能，通過添加功能性填料或改性劑增強耐磨性、抗氧化性和高溫穩(wěn)定性；以及深入研究潤滑機制，優(yōu)化設(shè)計，提升設(shè)備效率和可靠性。

二、挑戰(zhàn)

潤滑材料領(lǐng)域雖取得進展，但仍面臨多重挑戰(zhàn)。首先，工業(yè)設(shè)備在極端工況下對潤滑材料的高溫穩(wěn)定性、耐壓性和耐腐蝕性要求日益嚴格。同時，環(huán)保法規(guī)對潤滑材料的生物降解性及環(huán)境影響提出更高標準，迫使傳統(tǒng)石油基潤滑劑尋求替代方案。其次，高端裝備如航空航天、核電等行業(yè)對潤滑材料的可靠性和長效性要求提高，增加了技術(shù)研發(fā)的難度。此外，潤滑劑的添加雖能提升材料的潤滑性能，但往往以犧牲力學(xué)性能為代價，實現(xiàn)兩者平衡成為設(shè)計中的難題。最后，潤滑材料的評估標準和測試方法尚待完善，缺乏統(tǒng)一評價體系，限制了新材料的市場應(yīng)用，影響了行業(yè)的發(fā)展。

三、未來發(fā)展方向

隨著航空航天等高端領(lǐng)域?qū)櫥阅芤蟮奶嵘?，未來的潤滑材料研究將朝著寬溫域連續(xù)潤滑材料的方向發(fā)展，以適應(yīng)更廣泛的溫度范圍。同時，環(huán)保法規(guī)的加強要求潤滑材料必須具備環(huán)境友好性，推動了無毒、可降解環(huán)保潤滑材料的開發(fā)。此外，高性能潤滑材料的開發(fā)也是研究的重點，特別是通過納米技術(shù)改性的固體潤滑劑和具有自修復(fù)功能的智能潤滑材料。智能自適應(yīng)潤滑材料是另一個研究熱點，這類材料能夠根據(jù)外部環(huán)境變化自動調(diào)整摩擦接觸表面轉(zhuǎn)移膜的組成，解決交變溫度下的磨損問題，并結(jié)合傳感器和智能控制技術(shù)，實現(xiàn)潤滑材料的實時監(jiān)控和精確控制。最后，加強潤滑材料的基礎(chǔ)研究，利用計算模擬和仿真技術(shù)，深入理解潤滑材料的摩擦學(xué)行為，將為新材料的開發(fā)提供科學(xué)指導(dǎo)。

四、結(jié)論

潤滑材料的研究和應(yīng)用正面臨著新的挑戰(zhàn)和機遇。為了推進這一領(lǐng)域的發(fā)展，滿足工業(yè)和交通運輸行業(yè)對潤滑技術(shù)的需求，研究焦點轉(zhuǎn)向開發(fā)兼具高性能、環(huán)境友好性、長效性和經(jīng)濟性的潤滑材料。同時，智能化技術(shù)的融合被視為提升潤滑材料性能的關(guān)鍵途徑。因此，未來的研究方向應(yīng)聚焦于材料創(chuàng)新、環(huán)保性和智能化，以確保實現(xiàn)潤滑材料的可持續(xù)發(fā)展。