25―二巰基―134―噻二唑―聚乙二醇共聚物納米微粒的制備及其摩擦學(xué)行為

2，5―二巰基―1，3，4―噻二唑―聚乙二醇共聚物納米微粒的制備及其摩擦學(xué)行為制備2,5-二巰基-1,3,4-噻二唑（DMTS）聚乙二醇共聚物（PEG）納米微粒并研究其摩擦學(xué)行為

摘要

本文研究了一種新型納米材料——2,5-二巰基-1,3,4-噻二唑（DMTS）聚乙二醇共聚物（PEG）納米微粒，并探討了其摩擦學(xué)行為。首先，采用乳化聚合法制備了不同質(zhì)量分?jǐn)?shù)的PEG納米微粒，并通過TEM、FTIR和TG等手段對(duì)其結(jié)構(gòu)和性質(zhì)進(jìn)行表征。然后，利用納米壓痕儀對(duì)PEG納米微粒薄膜的硬度、彈性模量和摩擦系數(shù)進(jìn)行測(cè)試。結(jié)果表明，隨著PEG質(zhì)量分?jǐn)?shù)的增加，納米微粒的大小和分散性增加，同時(shí)硬度和彈性模量也顯著增強(qiáng)，而摩擦系數(shù)則略有降低。最后，通過對(duì)比實(shí)驗(yàn)研究發(fā)現(xiàn)，DMTS的加入可以顯著改善PEG納米微粒的摩擦學(xué)性能，使其摩擦系數(shù)進(jìn)一步降低，表現(xiàn)出優(yōu)異的潤滑性能，這一結(jié)果為開發(fā)新型納米潤滑劑提供了重要參考。

關(guān)鍵詞：2,5-二巰基-1,3,4-噻二唑；聚乙二醇共聚物；納米微粒；摩擦學(xué)行為；潤滑性能

Preparationof2,5-dimercapto-1,3,4-thiadiazole(DMTS)-polyethyleneglycol(PEG)copolymernanoparticlesandtheirfrictionalbehavior

Abstract

Inthisstudy,anewtypeofnanomaterial,2,5-dimercapto-1,3,4-thiadiazole(DMTS)-polyethyleneglycol(PEG)copolymernanoparticles,waspreparedandtheirfrictionalbehaviorwasinvestigated.Firstly,PEGnanoparticleswithdifferentmassfractionswerepreparedbyemulsionpolymerization,andtheirstructureandpropertieswerecharacterizedbyTEM,FTIRandTG.Then,thehardness,elasticmodulusandfrictioncoefficientofPEGnanoparticlefilmsweretestedbynanoindentation.TheresultsshowedthatwiththeincreaseofPEGmassfraction,thesizeanddispersionofnanoparticlesincreased,andthehardnessandelasticmodulusalsoincreasedsignificantly,whilethefrictioncoefficientdecreasedslightly.Finally,comparativeexperimentsshowedthattheadditionofDMTScansignificantlyimprovethefrictionalpropertiesofPEGnanoparticles,furtherreducingthefrictioncoefficientandexhibitingexcellentlubricationperformance,whichprovidesimportantreferenceforthedevelopmentofnewnanolubricants.

Keywords:2,5-dimercapto-1,3,4-thiadiazole;polyethyleneglycolcopolymer;nanoparticle;frictionalbehavior;lubricationperformance.進(jìn)一步探究發(fā)現(xiàn)，在加入DMTS后，PEG納米微粒的硬度和彈性模量也得到了顯著提高，這是由于DMTS具有很強(qiáng)的化學(xué)鍵和極性基團(tuán)，能夠與PEG分子形成相互作用，從而增強(qiáng)納米微粒的力學(xué)性能。同時(shí)，DMTS還能夠在納米摩擦界面上發(fā)揮一定的潤滑作用，減小納米表面的摩擦系數(shù)。這是由于DMTS與金屬表面或其他材料表面能夠形成一層分子壓力膜，并且能夠減小表面的粘附性，進(jìn)而減小表面間的摩擦系數(shù)。因此，加入DMTS具有很好的潤滑效果，有望開發(fā)成為一種新型高性能納米潤滑劑。

總之，本研究通過制備PEG納米微粒和加入DMTS的結(jié)構(gòu)和性能研究，探索了納米材料的摩擦學(xué)行為和潤滑性能，并為今后的高性能納米潤滑劑的開發(fā)提供了基礎(chǔ)研究和參考依據(jù)。進(jìn)一步研究表明，加入DMTS可以顯著提高PEG納米微粒的抗氧化性能和穩(wěn)定性，有效延長(zhǎng)其在環(huán)境中應(yīng)用的壽命。這是由于DMTS本身就具有很好的抗氧化性能，可以對(duì)PEG納米微粒進(jìn)行保護(hù)，防止其受到氧化損害。此外，DMTS還能夠形成穩(wěn)定的分散體系，提高PEG納米微粒的分散度和穩(wěn)定性。這對(duì)于納米潤滑劑的應(yīng)用而言十分重要，因?yàn)榉稚⒍群头€(wěn)定性是影響納米潤滑劑性能的重要因素之一。

此外，該研究還發(fā)現(xiàn)，在加入DMTS后，PEG納米微粒的耐熱性也有所提高。這是由于DMTS在高溫下有很好的穩(wěn)定性，能夠保護(hù)PEG納米微粒不受到熱損害和失效。因此，加入DMTS的PEG納米微粒可望用于高溫潤滑領(lǐng)域，如汽車發(fā)動(dòng)機(jī)等。

綜合來看，本研究為PEG納米微粒潤滑材料的研究提供了一種新的思路和方法，同時(shí)也為其他納米材料的摩擦學(xué)行為和潤滑性能的研究提供了參考。未來，可以進(jìn)一步優(yōu)化加入DMTS的PEG納米微粒的結(jié)構(gòu)和性能，探索其在不同領(lǐng)域的應(yīng)用前景，以實(shí)現(xiàn)更廣泛的應(yīng)用和更高水平的性能。此外，本研究還通過實(shí)驗(yàn)和模擬分析了加入DMTS后納米微粒的摩擦學(xué)機(jī)理和潤滑性能。結(jié)果表明，DMTS加入和分布狀態(tài)對(duì)摩擦系數(shù)和潤滑性能具有重要影響。在微觀層面上，DMTS的分子間作用力對(duì)納米表面的摩擦起著重要作用，同時(shí)也對(duì)納米微粒的形態(tài)和結(jié)構(gòu)起到了影響。研究表明，加入DMTS后納米微粒的表格更加平滑，粒徑也有所增大，因此減小了微觀摩擦力。而在宏觀層面上，DMTS的物理和化學(xué)特性使其能夠減小納米摩擦界面上的摩擦系數(shù)，使納米潤滑劑具有更優(yōu)秀的摩擦學(xué)性能。

此外，本研究還提出了一種從DMTS潤滑劑到MPF潤滑機(jī)理的轉(zhuǎn)化方式，繼續(xù)拓寬了DMTS納米潤滑劑在新興領(lǐng)域的應(yīng)用范圍。該方法利用DMTS和磁性質(zhì)的雙重特點(diǎn)，實(shí)現(xiàn)了在外加磁場(chǎng)作用下，對(duì)MPF潤滑脂進(jìn)行導(dǎo)向轉(zhuǎn)移，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)MPF潤滑脂的遠(yuǎn)程操控。這一研究為潤滑材料在新興領(lǐng)域的應(yīng)用提供了新方案，同時(shí)也為潤滑工業(yè)的智能化和自動(dòng)化提供了技術(shù)支撐。

綜上所述，本研究的發(fā)現(xiàn)為納米潤滑劑的研究提供了新思路和方法，拓寬了其在各個(gè)領(lǐng)域的應(yīng)用范圍，并可望為實(shí)現(xiàn)更高水平的潤滑性能與工業(yè)化應(yīng)用提供新的技術(shù)支撐。除此之外，隨著現(xiàn)代工業(yè)的高速運(yùn)轉(zhuǎn)，更高效的潤滑材料也成為了行業(yè)的一大需求。傳統(tǒng)的潤滑材料往往會(huì)受到摩擦和磨損的影響，使其效率降低、壽命縮短。與之相比，納米潤滑劑則具有更強(qiáng)的耐磨性和抗高溫性能，能夠更有效地防止摩擦和磨損，從而實(shí)現(xiàn)了更高效的潤滑，同時(shí)也減少了工業(yè)生產(chǎn)中的能源消耗和排放量。

此外，納米潤滑劑還具有更多的優(yōu)點(diǎn)，如可實(shí)現(xiàn)微觀尺度的潤滑、具有更強(qiáng)的化學(xué)穩(wěn)定性和生物兼容性、有利于實(shí)現(xiàn)智能化和自動(dòng)化等。這些優(yōu)點(diǎn)為納米潤滑劑在汽車、航空、航天、能源、醫(yī)療等領(lǐng)域的應(yīng)用提供了廣闊的發(fā)展空間和前景。特別是在新興領(lǐng)域如納米機(jī)器人、可穿戴