基于分子动力学模拟的微量润滑下碳基纳米流体在磨削界面的摩擦学机理

由于磨粒、工件和纳米流体在微量润滑(MQL)磨削界面上的相互作用难以直接观察，目前仍缺乏直接证据揭示碳基纳米粒子对磨粒/工件磨削的内在机理界面。针对这一问题，青岛理工大学机械与汽车工程系李昌河教授团队利用分子动力学模拟研究了三种碳基纳米粒子的减摩抗磨摩擦学机理，即金刚石、碳纳米管和石墨烯。本研究将揭示在 MQL 条件下磨削界面上润滑膜的形成机制。在此基础上，将进一步研究纳米粒子在界面上的摩擦学行为。将为揭示碳基纳米粒子对磨削界面的作用机制提供直接依据。这项研究可以在 2023 年 4 月 26 日的机械工程前沿杂志上找到。

碳基纳米流体可以进一步提高MQL的减摩和抗磨性能。然而，碳基纳米流体在MQL磨削界面上产生的润滑膜的形成机制因缺乏充分的证据而未完全揭示。本文通过分子动力学模拟探索磨粒/工件磨削界面上的相互作用，从而揭示润滑膜的形成机制。以纳米金刚石、碳纳米管和石墨烯纳米片三种具有代表性的碳基纳米粒子为研究对象，[BMIM]BF 4离子液体用作纳米流体的基液。该研究首次揭示了在仅使用离子液体的MQL条件下润滑膜的形成机制。在此基础上，进一步研究了纳米颗粒在磨削界面的摩擦学行为，以揭示碳基纳米流体在磨削界面的摩擦学机理。

研究表明，在MQL条件下，通过离子液体分子吸附在颗粒磨损平面上的槽状裂缝中，在磨削界面形成边界润滑膜。边界润滑膜通过减小磨粒/工件接触面积而起到减摩作用。在纳米流体 MQL 条件下，碳基纳米颗粒进一步提高了 MQL 技术的摩擦学性能，这得益于它们在研磨界面上的相应摩擦学行为。这些行为涉及纳米金刚石的滚动效应、碳纳米管的滚动和滑动效应以及石墨烯纳米片的层间剪切效应。与MQL条件相比，金刚石、碳纳米管、和石墨烯纳米流体 MQL 条件，分别。这为碳基纳米粒子对磨粒/工件磨削界面的影响机制提供了直接证据。