液晶润滑的研究课件

液晶润滑的研究

报告人郑建华导师马小军

2004-04-12主要内容液晶定义及分类润滑的分类液晶润滑的摩擦学原理液晶用作润滑的研究液晶用作润滑添加剂的研究液晶的定义液晶的发现：1888年，奥地利－－植物学家莱尼采尔加热胆固醇晶体时发现。液晶（Liquidcrystal)：介于各向异性晶体和各向同性液体之间的有序流体，又称介晶相(mesophase)。液晶即具有流体的流动性和连续性，又具有晶体分子排列的取向有序性和光学各向异性。

2）热致液晶：在一定温度范围内表现晶体特性。根据分子的排列形态分：近晶型，向列型，胆甾型，柱状型润滑的分类流体动力润滑：磨擦面之间依负荷（轴承间隙）及表面光洁度不同，导入厚度约0.0001-0.1mm的连续润滑油膜支撑负荷，摩擦转变成润滑油膜的内摩擦。边界润滑：不符合牛顿流体力学定律的极薄或不连续膜，也就是有微小局部金属摩擦面接触的润滑状态。混合润滑：边界润滑和流体润滑之间的一种过渡状态。弹性流体润滑：利用流体受到高压时,流体的物理特性及形态发生变化的特性来分隔高压下的摩擦副,从而达到润滑的目的.流体在高压下会从流体的形态转变成固体的形态。但当压力去掉后，就会恢复到原来的形态。液晶用于润滑的摩擦学原理液晶润滑的发现：1981年Barchan通过对关节滑液、鱼鳞的粘液、血液以及涂在金属表面的液晶混合物研究中发现，这些物质处于液晶态时，均有很好的润滑性能，而在清亮点以上失去了润滑效果。目前研究发现，液晶不同于通常的牛顿流体，其润滑性能要比基础油好，而且摩擦系数对速率的依靠很小，在低速率、高载荷的条件下可获得流体润滑。1-7为常用合成润滑油，LC1、LC2为两种不同的液晶

Moris,IwataH.Tribol.Int.29,35-39液晶用于润滑的摩擦学原理液晶分子在固体表面或附近的不同排列状态液晶用于润滑的摩擦学原理溶致液晶的润滑研究最初发现的溶致液晶相是一些链分子与水的缔合体系，用于润滑时会带来金属表面的腐蚀问题。一些物质在有机溶剂中也可以形成液晶相：例如卵磷脂在乙二醇中可以形成液晶相。Friberg等人研究三乙基油酸铵盐/极性溶剂形成液晶的润滑行为，在弹流润滑条件下，液晶的缔合结构对润滑性能无太大影响,在溶剂层中加入添加剂可以提高润滑薄膜的载荷能力。（LockwoodFE,BenchaitaMT,FribergSE.ASLETrans.30:539-548)热致液晶的润滑研究

热致液晶的结构热致液晶的润滑研究1化学结构对润滑性能的影响Mori等人的研究表明了当刚性部分为联苯时，形成平面结构，在受到剪切时，平面结构有利于分子的有序排列，形成利于润滑的剪切平面。当环氧基代替其中的一个苯环时，摩擦系数由0.035上升到0.045。（Mori.S，TribolInt.29：35-39）对静态和剪切条件下的液晶润滑膜的红外发射光谱比较：含有密集芳环的碟状液晶在剪切条件小下与静态时的红外光谱有很大的差别，而只含有一个苯环的线型分子在静态和剪切时红外光谱没有差别。

（LauerJL,Ahn，FischerTEinTribologyandtheLiquid－CrystallineState）热致液晶的润滑研究2温度和液晶相结构对润滑性能的影响温度高于清亮点后，液晶有各向异性向各向同性相转变，有序变为无序。摩擦系数虽有增大，但较普通润滑油的摩擦系数要低。（Coard.InTribologyandtheLiquid-CrystallineState.441,1-48)液晶相结构几乎不影响液晶的摩擦性能。向列液晶在500h之后的的摩擦系数µ＝0.034，而成为胆甾相时µ＝0.03

（Mori.S，TribolInt.29：35-39;BermudezMD，MartinezNG，Wear.212，188-194）溶致液晶与热致液晶的比较溶致液晶：优点：溶致液晶有更多的结构修饰方法，可以加各种添加剂来改善起性能。缺点：由于溶剂的挥发与腐蚀问题，使用范围上受到限制。热致液晶：优点：可以克服溶致液晶溶剂挥发的缺点。缺点：液晶存在（或形成液晶)温度范围太窄,在几十度之内，应用范围受到限制。而几种液晶混合物的温度范围可以拓宽，甚至超过100℃，低温也扩展到30℃左右。液晶润滑添加剂的研究卢颂峰等将苯甲酸衍生物（向列型液晶）作为普通润滑剂的添加剂，系统研究了液晶添加剂的润滑作用，发现其有减摩擦、抗磨损、防爬行作用（Falex机上实验）(SealingandLubrication(1):25-28)Bermudez等将14种向列或近晶型液晶（主要为偶氮苯类化合物）用作基础油的添加剂。研究了2种不同基础油和添加1％这些液晶后的摩擦稀疏降低的情况，如下图：(BermudezMD,MartinezNG,