基本信息
- 項目名稱：
- MoS2 和WSe2@C微納材料的制備及其工業(yè)應用
- 小類：
- 能源化工
- 大類：
- 科技發(fā)明制作B類
- 簡介：
- 通過簡單的水熱反應和固相燒結法成功制備出了 MoS2 空心微球 WSe2@C 復合微納材料，研究分析表明，所合成的產物尺寸分布均一，分散性良好，摩擦磨損實驗證明它們具有優(yōu)異的潤滑抗磨性能。基于此，我們先期開發(fā)了兩種粘結型納米固體潤滑劑，并進行了中試生產。應用于鞍鋼股份有限公司技術中心石油用鋼熱軋設備時表現(xiàn)出了優(yōu)良的性能，經過進一步的開發(fā)和改進，有望實現(xiàn)工業(yè)化生產，實現(xiàn)良好的經濟和社會效益。
- 詳細介紹：
- 過渡族金屬硫族化合物 MX2 (M = Mo ,W ,Nb ; X = S ,Se) 由于其獨特的物理化學性質和新穎的結構，在鋰離子電池電極、儲氫材料、主客體化合物、作發(fā)光二極管以及生物熒光探針等方面具有廣泛的應用。因此，開發(fā)硫系化合物的合成方法、探索其生長機理，進而實現(xiàn)對其形貌、尺寸的可控合成具有重要的意義。本論文在過渡族金屬硫族化合物 (MoS2) 的可控合成、生長機制以及性能測試等方面做了初步的探索。通過簡單的水熱反應和固相燒結法成功制備出了 MoS2 空心微球 WSe2@C 復合微納材料，利用 X 射線衍射，掃描電鏡，透射電鏡以及紅外光譜儀對產物的形貌和結構進行了表征。同時，對合成產物作為潤滑油添加劑時的抗磨性能也進行了系統(tǒng)的探索。結果表明，所合成的產物尺寸分布均一，分散性良好，摩擦磨損實驗證明它們具有優(yōu)異的潤滑抗磨性能。基于此，我們先期開發(fā)了兩種粘結型納米固體潤滑劑，并進行了中試生產。應用于鞍鋼股份有限公司技術中心石油用鋼熱軋設備時表現(xiàn)出了優(yōu)良的性能，經過進一步的開發(fā)和改進，有望實現(xiàn)工業(yè)化生產，實現(xiàn)良好的經濟和社會效益。
作品圖片
作品專業(yè)信息
設計、發(fā)明的目的和基本思路、創(chuàng)新點、技術關鍵和主要技術指標
- 1.發(fā)明目的：針對目前某些國產設備及工業(yè)生產過程過度依賴進口潤滑劑的現(xiàn)狀，為降低生產成本，提高國內同類產品的性價比和市場占有率，我們利用合成的各種微納材料開發(fā)了兩種不同規(guī)格的固體潤滑劑。 2.基本思路：片層的過渡族金屬硫、硒化物具有與石墨相似的晶體結構，具有良好的潤滑功能。因此，層狀結構的過渡金屬硫、硒化物作為固體潤滑劑、潤滑油添加劑等得到了廣泛應用。 3.創(chuàng)新點：利用簡單的方法合成了具有新穎形貌和性能的各種MoS2納米結構，并對其結構以及形成機理作出了全面的解釋。利用燒結法一次性大量制備了獨特的WSe2@C復合結構。利用兩種不同的微納結構，制備出了兩種納米結構型潤滑劑。 4.技術關鍵和主要技術指標： 4.1SGGR-A粘結型納米固體潤滑劑該潤滑劑，由多種固體潤滑材料、晶須、抗氧劑、分散劑和結構膠等復合而成。本產品適用于高/低溫，高負荷，高真空等難于供油的金屬運動部件表面潤滑，以實現(xiàn)免維護的目的。它還可以用于高載荷用油潤滑的精密機械和儀器的初期跑合中，同時，在眾多的機械設備的運動摩擦部件均可應用。 4.2SGGR-B粘結型納米固體潤滑劑該潤滑劑，由高性能固體潤滑復合材料，抗氧劑，分散劑和結構膠等材料調配而成的一種納米潤滑材料。主要適用于冶金，壓力加工以及機械和儀器設備等傳動部件表面的潤滑上，還可以解決一些在高/低溫，重載荷等惡劣環(huán)境下，不能用普通潤滑油脂來潤滑的機械和設備的傳動部件上，達到延長使用壽命的目的。
科學性、先進性
- (1) 利用溫和的化學方法，合成了納米 MoS2 花狀結構，納米 MoS2 空心微球，MoS2 納米管以及WSe2@C微納材料，本作品提供的方法簡單易行，為規(guī)模生產提供了便利。 (2) 針對合成的納米結構，提出了科學的的形成機理，并對其摩擦學性能進行了探索，對其使用參數做了系統(tǒng)的研究。 (3) 傳統(tǒng)的固體潤滑劑由于尺寸較大（通常在20-40μm之間），抗磨性能有限，其摩擦系數根據環(huán)境不同一般在0.3-0.8之間，頻繁的更換部 件也不利于連續(xù)生產。以實驗室制備的產品為納米添加劑，對傳統(tǒng)的固體潤滑劑進行了改性，成果制備了兩種固體潤滑劑，并進行了中試生產，檢驗表面，其摩擦系數可以低至0.06。在其工業(yè)應用上取得了初步的成果。 (4) 本作品由中國科學院上?？萍疾樾轮行奶峁┎樾聢蟾婧妥稍儓蟾?。報告表明，本作品中所合成的納米固體潤滑劑具有良好的抗摩減摩性能，國內外在本領域在研究尚不多見，達到國內領先水平。
獲獎情況及鑒定結果
- 無
作品所處階段
- 中試生產
技術轉讓方式
- 技術入股
作品可展示的形式
- 實物，圖片，樣品
使用說明,技術特點和優(yōu)勢,適應范圍,推廣前景的技術性說明,市場分析,經濟效益預測
- 1. 技術特點和優(yōu)勢 (1) 便捷簡易；低價高效； (2) 方法溫和，易于生產； (3) 生產過程未采用有毒有害試劑，對環(huán)境友好； (4) 可規(guī)模化、產業(yè)化，成批操作，帶來可觀經濟效益。 2.適用范圍： (1)工業(yè)設備潤滑劑： 各種進口和國產的大型工業(yè)設備的易摩擦磨損部位的潤滑。 (2)工業(yè)生產過程：高溫高壓工況下生產過程中的潤滑。 3.市場分析和經濟效益預測： (1) 制備方法簡便易行，方便操作人員批量的制備，對操作人員不需要高的學歷背景，重復性和穩(wěn)定性能進一步保證產業(yè)化的實現(xiàn)。 (2) 該方法制備的潤滑劑產品將有利于拓展?jié)撛谑袌?。其低廉的價格和優(yōu)異的性能，可以與國外同類成品形成競爭，同時增進經濟效益。
同類課題研究水平概述
- 無機富勒烯和納米管由于具有與碳富勒烯相似的中空和管狀結構而具有許多優(yōu)異的物理和化學性能，在摩擦學、藥物傳輸載體、光子晶體、催化劑和能量存儲以及高性能復合材料等許多技術領域都有重要的應用。迄今，眾多具有優(yōu)良性能的無機富勒烯材料如 ReS，ZrS, NiCl2, TlCl3, TiO2等已經被成功制備出來。其中，MoS2，由于具有特殊的六方晶系層狀結構的特點,而具有許多奇特的性質。MoS2 富勒烯結構納米粒子和納米管的這些新奇的性能使其被廣泛的用于苛刻條件下的固體潤滑劑，儲氫材料，插層材料，催化劑，STM針尖等。目前，制備 IF- MoS2 的主要方法有固-氣反應，激光濺射和電弧放電，熱分解法，溶劑熱法等，此外，Mastai等利用超聲波電化學技術，采用(NH4)2MoS4和Na2SO4（＝6.0）電解質溶液，在室溫下合成了類富勒烯的 MoS2 納米微粒；吳等在低溫條件下,以十二烷基苯磺酸鈉(SDBS) 和聚乙二醇( PEG) 為表面活性劑,采用液相還原法制備了MoS2 納米桿，提出了基于SDBS 和PEG復配作用的基體包覆模板定向的生長模型李亞棟等通過制備 MoO3 作為前驅物，在高溫下前驅物與硫粉反應，在氬氣保護作用下，制備了具有不同直徑的 MoS2 納米管，并提出了卷曲機制；另外還有 γ 射線照射法和微波照射法等。而過渡金屬硒化鎢 WSe2，則具有MoS2類似的層狀結構，耐高溫，耐腐蝕，潤滑性能和石墨和MoS2類似，但在導電性能和真空排氣性能上優(yōu)于后者，能在大負荷、腐蝕介質、 真空、高溫等苛刻工況條件下使用，在航空航天等領域具有廣闊的應用前景。另外，它還具有較高的轉換效率和穩(wěn)定性，是一類優(yōu)良的半導體材料，人們很早已開展應用于太陽能電池的應用研究；是目前世界上導熱率最低的材料，在高性能絕熱陶瓷材料方面具有很大的應用空間。但是，目前國內尚未有這類材料的應用研究報道。層狀納米WSe2材料具有薄膜、片、管、棒、納米族等多種形貌，這與采用的合成方法和制備條件相關，合成方法主要有固相法、電解液合成法和化學氣相沉積法（CVD）等。然而，H2Se、SeO2和W(CO)6等具有較大的刺激性氣味和毒性，中間體WSe3難以獲得，這些都無疑增加了其制備成本，難以獲得廣范應用，與實際應用存在較大的差距。而且，WSe2在高溫干摩擦條件下易氧化，也大大限制了其在摩擦領域中的應用。
