SPM系列丨润滑油固液界面特性表征

  但目前常用的测试方法并不能直接观察吸附膜，因此在实际的润滑油开发过程中，需要用大型装置进行重复测试，例如采用真实车辆测试与发动机测试，以缩小改性剂候选范围和最佳浓度范围。此类开发方式需要大量的时间与物料成本，因此迫切地需要一种新的方法。

  原子力显微镜是一种通过检验测试纳米级针尖和样品间作用力获得信息的高分辨工具。但是传统原子力显微镜对力的检测分辨率不够高，因此就需要使用调频模式的原子力显微镜。调频模式下探针可以检测到一个或几个分子对探针的扰动，很适合对润滑油吸附膜这种单分子膜进行观测。

  SPM-8100FM调频原子力显微镜仅需500μl润滑油样品，即能够以分子级分辨率观察润滑油-氧化铁界面。

  使用SPM-8100FM对润滑油中氧化铁表面上所形成的磷酸酯吸附膜做多元化的分析基油为PAO 4（聚α-烯烃），添加剂为C18AP（正磷酸油酸酯）。

  在未添加C18AP的PAO中，观察到层间距离0.66 nm的层状结构。通过这一层次能够准确的看出，PAO分子在氧化铁膜表面上形成了平行于表面的平坦的覆层。随着C18AP浓度持续不断的增加，从0.2 ppm到2 ppm后，层状结构开始消失，最后在20 ppm和200 ppm时完全观察不到。层状结构消失表明PAO分子定向已被C18AP破坏，即C18AP在氧化铁基片上的形成了吸附膜。氧化铁基片在浓度为2ppm时部分覆盖，在20ppm和200ppm时完全覆盖。可以推断，随着C18AP浓度持续不断的增加，氧化铁基片表面逐渐被吸附膜覆盖。

  SPM-8100FM界面图像表明，PAO中C18AP的浓度高于20ppm时，C18AP吸附层完全覆盖了氧化铁基片表面。

  尽管对滑动条件和静态条件下实施表面分析的动态环境存在差异，但是这些实验根据结果得出，使用SPM-8100FM对润滑油-氧化铁界面实施分析进而评估滑动表面摩擦特性是可行的。该技术对于润滑油开发，可有效加快润滑油开发进度，在研发的初期阶段就可以在实验室中来测试，完成开发初始阶段筛查。

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