米科尔产品与技术

一、产品品种规划

 公司在未来一定时期内，将主要研发和制造销售以下三个类别的系列产品。产品的具体形式主要包括纳米离子添加剂和纳米离子润滑油两种形态。

1．工业用纳米离子润滑油系列：

 工业用纳米离子润滑油系列产品主要用于工业机械设备的润滑，工业领域将是公司未来发展的主攻方向。

2．车用纳米离子润滑油系列：

 车用纳米离子润滑油系列产品主要用于各种车辆发动机的润滑。在车用领域导入纳米离子润滑油产品，将引导消费者改变原来的使用习惯，市场潜力巨大。

3．特殊用途纳米离子润滑油系列：

 特殊用途纳米离子润滑油主要应用于武器装备、航空航天以及某些极端工作条件下使用。该类产品的技术水平要求更高，相应的附加值也更高。

4.纳米离子精系列：

     纳米离子精系列产品适用于车辆、航空、船舶、工业、军事等领域。以添加使用的形式实现提高原油品的使用周期、降低能耗、减少磨损、提升动力、减震、减噪冷启动等诸多功效，并实现工业加工水平的提升，市场潜力巨大，尤其是工业上的应用将作为公司的主要目标。

二、产品技术研究与开发

1．国内外相关技术的现状

纳米离子润滑油产品依据的技术原理主要为滚动摩擦原理和纳米材料的固有特性，及其超强的抗氧化性能

将滑动摩擦转变为滚动摩擦，在同等压力条件下，可大幅度降低摩擦系数是关于摩擦的基本物理学性质，在此不再赘述。

纳米材料是指几何尺寸达到纳米尺度并具有特殊性能的材料。其主要类型包括零维纳米颗粒与粉体、一维纳米碳管和纳米线、二维纳米薄膜及三维纳米晶块体材料等。纳米材料结构的特殊性（如大的比表面、小尺寸效应、界面效应、量子效应和量子隧道效应）赋予了其不同于传统材料的各种独特性能，其中尤以特异的电学、热学、磁学、光学及力学性能等最为引人注目，具有重要的应用和开发价值，纳米材料的摩擦学应用同样立足于其独特的性能。

传统的微米级固体颗粒添加技术一直没能解决分层沉淀和热力学不稳定等问题。而应用纳米组装技术包敷处理的纳米铜和钛离子，由于消除了界面张力而解决了团聚分层问题，又由于热运动而解决了热动平衡态下的热力学稳定问题。因此，采用纳米组装技术包敷处理后的铜离子和钛离子，不对任何润滑油系列的添加剂、处理剂、稳定剂、发动机增粘剂或减磨剂等产生作用，只是在零件金属表面自动形成数以亿计的10-30纳米尺度的滚珠形颗粒，并在润滑油中形成纳米滚珠悬浮结构，在腊晶和摩擦副表面形成滚珠轴承结构层，如同在表面安装了“超微型轴承”，由此将原来的滑动摩擦变为滚动摩擦，使摩擦系数降低100倍，大幅度地消除了摩擦损耗。这种全新概念的纳米离子润滑技术，将给磨损部件的设计与性能带来巨大的革命。

精密机械和汽车工业的高速发展对润滑油的要求不断提高，以固体减磨剂的添加为特征的特种润滑油技术已经成为发展热点，润滑油的服务行为在很大程度上取决于润滑添加剂的性能。

目前，传统润滑油依然占据着润滑油市场的主导地位，但其在高承载能力及环境友好等方面的应用局限性不容忽视。正因为如此，新型润滑油的研究开发受到了国内外摩擦学家和润滑油品研制开发人员的广泛关注, 其中纳米颗粒材料作为润滑油添加剂的研究更成为国内外关注的焦点之一。

由于纳米材料具有比表面积大、高扩散性、易烧结性、熔点低、硬度大等特性，所以将纳米离子作为添加剂应用于润滑油中，会以不同于传统添加剂的方式起到减摩抗磨效果，这种新型润滑材料不但可以在摩擦表面形成一层易剪切的薄膜降低摩擦系数，而且还能对摩擦表面进行一定程度的填补和修复，起到自修复作用。因此，纳米润滑油具有突出的抗极压性和优异的抗磨性，较好的润滑性能，适合在重载、高速、高温下工作，对摩擦后期摩擦因数的降低可起决定性的作用，解决了常规载荷添加剂无法解决的问题。从环境保护的角度而言, 纳米颗粒作为润滑油添加剂具有环境友好的特性。 这一方面是由于其在润滑油中的用量很小, 另一方面更是因为有机-无机复合纳米颗粒添加剂中由C、H、O组成的有机修饰剂分子对环境潜在的负面影响极小。

将纳米材料应用于润滑体系是一个全新的研究领域。随着纳米科技的飞速发展，纳米材料作为润滑油添加剂已开始显示其优越性能，它可以大大提高润滑油的润滑性能和极压抗磨性能。实验表明：纳米润滑添加剂可有效地提高润滑油的最大无卡咬负荷(PB值)、烧结负荷(PD值)，降低从低载荷到高载荷全范围的长时磨损值，表现出优异的减摩抗磨性能。

目前，被用做润滑油添加剂加以研究的纳米微粒主要有纳米单质粉体、纳米氧化物、纳米氢氧化物、纳米硫化物、纳米硼酸盐、聚合物纳米微球以及纳米稀土化合物等。通过化学修饰方法制备的在润滑油中具有良好分散性的纳米颗粒作为润滑油添加剂通常具有良好的抗磨性能，优异的极压性能和一定的减摩性能和超强的抗氧化性能。从原理上看，主要是由于在摩擦过程中形成了纳米颗粒沉积膜以及由润滑剂活性元素同金属摩擦副表面相互作用生成的摩擦化学反应膜，二者组成复合边界润滑膜，从而有效地提高润滑剂的摩擦学性能。

对纳米润滑材料的研究，从发展趋势来看，应深入系统地研究纳米颗粒组成、粒径、修饰剂成分等对润滑剂性能的影响，探讨抗磨或“自修复”机制，以指导纳米润滑添加剂的研究开发。同时还应设计和发展具有更良好抗磨性能、高承载能力、抗氧化能力对磨损表面具有一定磨损修复功能、对环境无污染或少污染的新型纳米润滑油脂添加剂，以满足高科技应用需要。

目前，我国在该领域的研究工作得到了863 计划和国家自然科学基金的大力支持，同时得到了中国科学院等相关研究院所和中国石油天然气股份公司等特大型相关企业的有力支持，已经取得了长足进展。

 国外品牌如新加坡的ND纳米汽车润滑王、美国百顺国际有限公司的百顺润滑油、美国Energy Re-lease Products Corporation的沛龙壳宝纳米润滑油提交调理剂、美国达益拿公司的达益拿牌纳米润滑油、美国汽车零件及石油公司的生化纳米润滑油、美国Enrergy Re-lease能量释放公司的ER纳米金属抗摩剂、美国特种润滑油公司的纳米陶瓷金属润滑油以及美国劲力宝纳米润滑油等但产品质量良莠不齐。

2．主要研究内容

公司已经制定了立足中长期发展的产品开发规划，在稳定现有产品工艺，保障成熟产品生产顺利进行的基础上，下一步将继续重点开展以下方面的研究：

（1）铜纳米微粒添加剂研究：

将铜纳米微粒应用到润滑油中，使润滑油自身性能及对机械的作用发生了机理性的改变。由于采用了超细铜纳米微粒，其粒径仅为10-30nm，可充填金属机件表面微孔，形成单分子有机膜，由此对机械的金属机件形成“固液态双重保护”，尤其铜纳米微粒变金属机件间的滑动摩擦为滚动摩擦，极大减少机件磨损，且铜纳米微粒具有穿隧效应，打破金属表面的势垒，可穿遂到所有参加摩擦的金属晶格间，改变其金相组织，当温度达到67℃时，与金属发生物化反应，滞留在金属表面，使金属表层的硬度、韧性、强度提高并降低摩擦和磨损，由此提高了机械特别是内燃机的动力性。此外，纳米材料其原子大部分裸露在物质表面，而与其对应的电子配位数严重不足，使表面原子非常活跃，有极强的表面活性，从而提高了润滑油的清洁、分散剂抗氧化性能。总之，采用铜纳米微粒的润滑油，其性能可增大3-4倍，既提高润滑油的抗氧化性能，延长寿命，降低油耗，又使机械部件特别是内燃机抗磨性增强，磨损减小，降低噪音，抑制机箱温度，延长使用寿命，降低燃油消耗，防止环境污染。同时采用二元醇双酯等添加组分与铜纳米微粒经过嫁接后与油液互溶，分散性好，不会沉淀，不会堵塞油路，从而可长期保持铜离子纳米微粒在润滑油中的作用效果，明显延长润滑油寿命。

（2）纳米钛离子微粒添加剂研究：

纳米钛离子微粒的添加原理和铜纳米微粒类似，而钛离子是以Ti02这种氧化物形式添加，在高载下，钛离子纳米微粒的减摩抗磨作用与纳米粒子的特殊性质，即纳米效应有关。

纳米粒子的小尺寸效应、表面效应等纳米效应引起熔点下降，在摩擦过程中，摩擦表面局部温度高，尤其在高负荷下，纳米二氧化钛极有可能处于熔化、半熔化或烧结状态，形成一层纳米复合薄膜，它的韧性、抗弯强度均大大超出一般的薄膜，而且纳米粒子具有高扩散能力和自扩散能力，在高负荷下，二氧化钛纳米粒子与其他添加剂组分的表面结合键发生断裂，由于裸露的二氧化钛纳米粒子表面存在大量的悬空键和缺陷结构，具有高化学活性和高扩散能力，使其既有可能相互间结合形成纳米薄膜，又有可能渗透人金属基体形成扩散层或渗透层，使纳米薄膜与金属基体扩散层间有机结合在一起，从而使保护层不易被剥落而导致磨粒磨损。

（3）纳米铜和钛离子微粒的添加技术，形成滚珠轴承结构层：

两个固体表面的相互接触，实际上仅仅是粗糙表面的凸起部分接触。这些凸起部位的面积非常小，仅占表观接触面积的几千分之一。如果两表面接触，即使负载只有0.01牛顿，这些凸起部位所承受的压力便可能高达每平方厘米几十万牛顿，如此高的局部压力可使凸起部位粘接或焊合在一起。为了减少这种摩擦和磨损，就需要在两个接触面间加入润滑剂，使其形成一层极薄的润滑油膜将两表面隔开。普通的液态润滑剂所形成的膜在许多条件下是不牢固的，而纳米离子润滑油因自身组成上的特点，具有许多独特之处：一是纳米粉体颗粒为球形，它们起一种类似“球轴承”的作用，从而提高润滑性能；二是在重载荷和高温条件下，两摩擦表面间的球形颗粒被压平，形成一滑动系，降低了摩擦和磨损；三是超细的纳米微粒可以填充工件表面的微坑和损伤部位，起一种自修复作用。

将这种纳米微粒加入润滑油中，可使润滑性能提高10倍以上，并能显著降低机械部件的摩擦和磨损，提高燃料效率，改善动力性能，延长使用寿命。由于润滑油耐极压性能差在使用中极易流失滞留时间短，外载荷来不及压扁纳米微粒，纳米微粒就离开接触区，它只在接触区压出一道窄而浅的沟纹，相当于滚珠在表面上滚过，因此磨损减小。

（4）其他添加剂组分的选取：

 试验和选取其他添加剂组分，与基础油和上述主要成分共同形成纳米粒子润滑油产品。

（5）大批量生产工艺参数的试验及完善：

 研究和试验大批量生产工艺参数，并在实际生产工程中进行完善和改进。

3．技术优势：

 公司纳米离子润滑油产品的技术特点主要为：

（1）．变滑动摩擦为滚动摩擦：普通润滑油在腊晶表面和摩擦副表面之间是通过润滑油减摩的滑动摩擦。使用纳米离子润滑油后，可以在表面形成“滚珠轴承结构层”。由于滚动摩擦要比滑动摩擦小近百倍，从而摩擦损耗大幅度减少，也让润滑油的低温黏度大为降低，可以提高润滑油的黏度指数，更利于机械冷启动。并且，这种轴承结构在临界磨擦处代替了机件间直接硬磨擦，保护了机械表面。实测功效可延长发动机寿命两倍以上。

（2）．增强气密性：使用普通润滑油后，表面间隙由于润滑油膜的厚度和强度不够，气密性较差。使用纳米离子润滑油后，由于数以亿计的滚珠形纳米铜和钛在润滑油中的稳定存在，使润滑油膜变为复合结构，强度大为增强，气密性也相应提高，使做功压力损失得到弥补。应用在汽车发动机润滑时的实测有效提高发动机功率。

（3）．极佳的填充修复作用：由于“滚珠轴承结构层”被设计了特殊的渗透与充填功能，可自动在划伤处起到极佳的填充修复作用。

（4）．高度抗氧化性：“纳米离子”所具有的每秒几米的热运动速度，在金属表面起到维护作用，防止胶质的沉积，从而提高了润滑油的抗氧化性及抗乳化性。可延长换油周期数倍以上。

公司产品的主要技术创新点体现为：

（1）用高分子物质成分解决油品的氧化变质问题。纳米离子润滑油中加入优质的高分子物质成分，将氧化的游离基捕捉，减少了游离基链的增长，有效的抑制了润滑油的氧化，从而延长了润滑油的使用寿命。

（2）选用新型表面改性剂解决纳米材料自身的集聚问题。项目产品选用万豪的表面改性剂，使纳米材料达到极高的稳定性，避免了集聚沉淀的产生，有效地保护了纳米的性能。

（3）超强的渗透保护功效：本项目产品添加的纳米复合材料的高活性具有超强的渗透功效，在机件运转温度达到67℃以上时，可渗透至金属表层20-40微米，形成极滑、极强、极硬的渗透层，从而降低金属接触面的摩擦与磨损，将磨损降低接近于“0”。

（4）变滑动摩擦为滚动摩擦，改变了原始润滑机理。纳米材料在电子显微镜8.4万倍下，呈现的形态类似金属小滚珠，如同在摩擦接触表面添加了无数的小滚珠，使原始的摩擦机理“滑动摩擦”转变为“滚动摩擦”，从物理学上两种摩擦系数相差100倍，完美的实现了降低磨损的作用。