离子液体绿色润滑剂_离子液体【默尼离子液体定制】

胍基绿色离子液体润滑剂 实现钢摩擦副近零磨损与长效防腐

一、研究背景与行业痛点

摩擦磨损是工业能源损耗与设备失效的核心原因，全球约三分之一的一次能源消耗用于克服摩擦损失。传统矿物基润滑油在极端工况下润滑性能有限，且生物降解性差、毒性高，难以满足高端装备发展与环保法规要求。离子液体凭借低挥发、高稳定、分子结构可调的特点展现出巨大润滑潜力，但在钢 / 钢这一最常用摩擦副实现长期稳定近零磨损仍是行业瓶颈，理想润滑剂还需同时兼顾腐蚀防护、生态安全与制备简便性。

二、离子液体合成与基础性能

中国科学院张霞团队以 1,1,3,3 - 四甲基胍为阳离子，搭配不同磷酸酯阴离子，合成了系列绿色胍基离子液体。 经表征验证，该系列材料化学结构稳定，热性能优异，表面润湿性良好，pH 呈碱性具备防腐先天优势；流变性能符合润滑剂应用要求，其中两种为油状牛顿流体，TMG-IP 因氢键网络呈半固态，整体生态毒性低，契合绿色润滑发展方向。

三、广谱金属防腐性能

通过浸泡实验与电化学极化测试证实，该系列离子液体对铜、铁、铝、锌多种工业常用金属均具备良好的腐蚀抑制效果，其中铁的腐蚀抑制效率达 69.5%。其防腐机理为阴阳离子在金属表面定向吸附形成致密保护膜，有效隔离腐蚀介质，为复杂工况下的长期应用提供了可靠保障。

四、近零磨损摩擦学性能

球 - 盘摩擦实验表明，该系列离子液体在高接触压力下润滑性能优异，摩擦系数显著低于传统 PEG 与 PAO 基础油。 其中 TMG-DP 润滑的钢 / 钢摩擦副磨损率低至 9.95×10⁻¹¹ mm³/(N・m)，较传统 PEG 润滑剂降低 99.8%，摩擦表面粗糙度极低，刷新了钢 / 钢界面近零磨损纪录。长期运行测试与储存验证均显示，材料具备优异的稳定性与耐久性。

五、三重协同润滑机制

结合表面表征、分子动力学模拟与理论计算，团队揭示了三重协同润滑作用机制：运行初期吸附膜减少粗糙峰直接接触，摩擦过程中生成的摩擦化学膜降低界面剪切强度，高速工况下弹性流体动压润滑实现表面完全分离，三者协同实现宽工况范围内的低摩擦与近零磨损。

六、研究结论

该系列胍基磷酸酯离子液体兼具优异的润滑性能、广谱防腐能力、热稳定性与低生态毒性，突破了钢 / 钢界面近零磨损的技术瓶颈。三重协同润滑机制的提出，也为高端绿色润滑剂的分子设计与工程产业化应用提供了重要的理论支撑。

原文链接：

https://doi.org/10.1039/d6gc02522f

原文作者：

Mengjie Lin and Xia Zhang

DOI: 10.1039/d6gc02522f