用于水基润滑的微凝胶添加剂：通过成分调整和热响应性来调控摩擦与磨损性能

《Advanced Engineering Materials》：Microgel Additives for Aqueous Lubrication: Tailoring Friction and Wear via Composition and Thermal Responsiveness

PNIPAAm基微凝胶作为水基润滑添加剂，其摩擦学行为在20℃和40℃下研究。采用无表面活性剂乳液聚合合成MG0（VPTT≈33℃）和MG16（VPTT≈23℃）微凝胶。20℃时MG0完全膨胀提供有效磨损保护，MG16因部分收缩磨损略高；40℃时MG16因薄膜压缩提升抗力。拉曼光谱和SEM-EDS证实形成碳基摩擦膜，MG0为石墨化结构，MG16为无定形碳。表明成分可调实现温敏润滑剂。

　　

摘要

本文研究了热响应性聚(N-异丙基丙烯酰胺)（PNIPAAm）基微凝胶的摩擦学性能，探讨其作为水基润滑剂添加剂的潜力。采用无表面活性剂的乳液聚合方法制备了两种类型的微凝胶：MG0由纯PNIPAAm组成，其体积相变温度（VPTT）约为33°C；MG16则是由PNIPAAm与疏水性叔丁基丙烯酰胺共聚而成，其VPTT约为23°C。在20°C和40°C条件下对这两种微凝胶的膨胀性能和润滑效果进行了评估。与纯水相比，这两种微凝胶均显著降低了摩擦和磨损。在20°C时，MG0保持完全膨胀状态，通过水合微凝胶实现有效的磨损防护；而MG16由于接近其VPTT，部分发生收缩，导致磨损略有增加。在40°C时，MG16的耐磨性得到提升，这归因于收缩状态下形成的润滑膜更加致密。拉曼光谱和扫描电子显微镜-能量色散X射线光谱分析证实，摩擦过程中产生了富含碳的摩擦膜：MG0形成的摩擦膜主要为石墨结构，而MG16形成的摩擦膜为非晶碳结构。这些研究结果表明，通过调整微凝胶的组成，可以设计出适用于温度敏感环境的自适应水基润滑剂。

利益冲突

作者声明不存在利益冲突。