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100多年前,有一种除了结构以外,连性能都与石墨非常相近的材料问世,是立方氮化硼CBN单晶,它是由百分之56的氮原子和百分之46的硼原子所构成的晶体,具体详情一起来看看吧。
立方氮化硼CBN单晶具有很多优异的性能,其中尤为显著也令人称道的是它很“滑”。CBN单晶的晶格结构和石墨十分相似,硼原子和氮原子交错排列,组成一张六边形为单位的无限边界网络,即单层h-BN;当很多层这样的网络沿着c轴方向以ABAB……
在每一个原子层内,硼原子和氮原子之间都由强 力的sp²杂化共价键相连接,键长为a=b=0.2504nm;每相邻的两层原子层之间能够依靠较弱的原子间作用力相连接,键长c=0.6661lnm。所以,h-BN在c轴方向上结合力很小,原子间的距离又大,层与层之间很容易滑动,即使在高温下也有着很好的润滑性。
一般来说,润滑油添加剂都是通过改变吸附在运动体表面的润滑油油膜形式,防止摩擦副表面在相互运动时发生粗糙表面微凸体的接触,从而提高表面的润滑性和抗磨性。目前,利用纳米润滑材料制备润滑添加剂,是提高润滑油减摩抗磨性能的主要手段。
这些纳米材料在润滑油中主要发挥两个作用,一是“微型球轴承效应”;二是“自修复效应”。它们会在摩擦副运动工作时进入摩擦副表面,改变摩擦副之间的摩擦方式——从纯滑动摩擦转变为滑动与滚动复合摩擦,由于滚动摩擦的摩擦系数要比滑动摩擦小一个数量级,因此摩擦磨损得以下降。
层状结构的立方氮化硼CBN单晶作为一种优良固态润滑剂,相对于液态或半固态润滑剂具有承载能力高、高温下稳定性好、稳定的物理性质等优点。它可以分散在耐热润滑油脂、水或溶剂中,喷涂在摩擦表面上,待溶剂挥发而形成干膜;也可填充在树脂、陶瓷、金属等表层作为耐热高温自润滑材料。
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