[发明专利]一种自润滑材料及其制备方法

说明书

本发明公开了一种自润滑材料，包括钛片衬底，所述钛片衬底的表面具有离子液体膜。本发明的自润滑材料，采用在钛片表面设置离子液体的方式方便实现自润滑，且离子液体蒸汽压极低，难以挥发，适合应用于太空，而普通润滑油在真空中易挥发难以维持，弥补了在太空这种真空极限环境中的应用空白；离子液体作为润滑油形态极为粘稠，能与界面之间形成范德华力以及氢键，作用紧密，能长久存留。还公开了自润滑材料的制备方法。该方法简单，可以方便实现自润滑材料的制备，且得到的自润滑材料性能优良。

技术领域

本发明涉及一种自润滑材料及其制备方法。

背景技术

在航空航天领域，最活跃在大家视线中的金属就是钛金属。钛的密度小，又具有高的热强性和持久强度，在振动载荷及冲击载荷作用下裂纹扩展的敏感度低，又有良好的耐腐蚀性，钛及其合金的强度与钢材的强度相当，但重量却是钢材的57％，因此钛合金在飞机发动机以及壳体结构中，普遍采用了高强度的钛及钛合金。目前，以钛合金为主制造的飞机在航空领域所占的比重已经具有了压倒性优势。在超音速飞机的重量构成中，用钛量要占到95％以上。此外，在发展火箭和其他航空发动机时，钛的应用比例也越来越高，据研究表明，全世界钛的一半产量都是应用在了航空发动机上。航天飞船的外衣为防高温侵袭，一般都采用钛合金制成。

然而，无论是发动机运转过程金属零件间还是飞船在升空过程外衣与大气之间，都有一个自然界广泛存在的现象“摩擦”。并且由于航空航天高速、高强压的特点，摩擦力极大，这对钛金属产生了不可避免的磨损。同时，高摩擦的存在产生阻力，限制速度的同时，增大能耗。

高摩擦的危害不止体现在航空航天领域。在航海领域，航母轮船船底与海洋河水之间的摩擦越大，航行速度越低，吸附水中水生物附着船底生长，使航行进一步减慢，能耗越大，CO₂排放越大。降低摩擦的一大途径是涂抹润滑剂，传统润滑剂例如基础油，应用最为广泛，但其与界面作用力微弱，在高压以及反复压滑的过程中被挤出界面产生废渣，需定时补充。常用的基础油例如PTFE，含有氟离子，对金属有腐蚀作用。

因此，需要一种新的自润滑材料以解决上述问题。

发明内容

本发明的目的就在于为了解决上述问题而提供一种自润滑材料。

本发明通过以下技术方案来实现上述目的：

一种自润滑材料，包括钛片衬底，所述钛片衬底的表面具有离子液体。

更进一步的，所述离子液体为[P_6,6,6,14][BOB]离子液体、[P_6,6,6,14][BMB]离子液体、[P_6,6,6,14][DCA]离子液体、[P_4,4,4,8][BScB]离子液体或[P_6,6,6,14][BScB]离子液体。经实验验证，采用上述离子液体可以达到较好的自润滑效果。

更进一步的，所述离子液体为带有四个或六个烷基链的硼基类离子液体。经实验验证，采用上述离子液体可以达到自润滑效果。

更进一步的，所述离子液体为无卤素离子液体。无卤素离子液体作为润滑油在金属界面避免腐蚀，普通润滑油通产含氟，对金属有腐蚀作用。

本发明的有益效果是：本发明的自润滑材料，采用在钛片表面设置离子液体的方式方便实现自润滑，且离子液体蒸汽压极低，难以挥发，适合应用于太空，而普通润滑油在真空中易挥发难以维持，弥补了在太空这种真空极限环境中的应用空白；离子液体作为润滑油形态极为粘稠，能与界面之间形成范德华力以及氢键，作用紧密，能长久存留。

本发明还公开了一种自润滑材料的制备方法，包括以下步骤：

1)、选用钛片作为衬底，清洗衬底表面；

2)、利用离子液体溶解于乙醇中得到离子液体-乙醇溶液；