分子动力学模拟研究矿物基础油润滑性能

采用分子动力学(MD)模拟方法,以十四烷基环己烷为模型化合物,主要从烃分子与Fe(110)表面的吸附能以及烃分子之间的作用能2个方面,研究了矿物基础油分子在Fe(110)表面的润滑作用,并比较了烃分子结构及温度对润滑作用的影响。结果表明,烃分子与Fe(110)表面的吸附能远大于烃分子之间的作用能,因而能形成稳定的润滑油膜,这2种作用能主要来源于范德华作用。稳定润滑状态下,烃分子水平分布的吸附能比竖直分布的大,更容易水平分布在Fe(110)表面。不同结构烃分子之间的作用能不同,其由大到小顺序为:芳香烃,环烷烃,直链烷烃,异构烷烃;不同结构烃分子与Fe(110)表面的吸附能也不相同,其由大到小顺序为:芳香烃,直链烷烃,环烷烃,异构烷烃;这2种作用能均随温度的升高而降低,使润滑油膜的稳定性下降。     

生物柴油组分在铁表面吸附的分子动力学模拟

采用分子动力学(MD)模拟的方法,考察了生物柴油的典型组分(8种脂肪酸酯)在Fe (110)表面的吸附行为。结果表明,脂肪酸酯的酯基或双键以平行于表面的方式吸附在铁表面上,脂肪酸端中引入双键或羟基以及增加醇端的链长都能提高脂肪酸酯与铁表面之间的结合强度。双键或羟基的引入可提高脂肪酸酯在铁表面形成的吸附膜的致密性,醇端链长的增加可增大吸附膜的厚度。这是因为双键或羟基可增强吸附膜中分子间的静电作用,从而提高吸附膜的内聚能,其中羟基的影响更为明显;醇端链长的增加增强了分子间的范德华作用,也可提高吸附膜的内聚能。     

油酸酰胺型润滑剂在铁表面减摩作用

采用分子模拟方法研究了油酸酰胺、油酸二乙烯三胺、油酸三乙烯四胺、油酸四乙烯五胺4种表面活性剂在铁表面的吸附性能和润滑性能。吸附模拟结果表明，吸附能随氮原子含量提高而增大，其中油酸四乙烯五胺单分子在铁表面的吸附能为?1512.4679 KJ·mol?1，高于其他3种酰胺。剪切动力学模拟结果表明，4种表面活性剂的氮原子集中分布在铁表面，其中含氮较高的油酸四乙烯五胺在剪切面优先吸附，氮原子密度为固定面的1.6倍左右。四球摩擦实验结果表明，氮原子含量提高，酰胺摩擦系数降低，磨斑半径减小，其中油酸四乙烯五胺的摩擦系数为0.004 36，是油酸酰胺的1/2，磨斑半径为241.7 μm，小于其他3种酰胺。分子模拟和实验结果均表明，随着分子中氮原子含量的增加，油酸酰胺型表面活性剂在铁表面具有更好的润滑效果。      

低硫柴油润滑性的分子动力学模拟

针对低硫柴油存在的润滑性问题,采用分子动力学(MD)模拟方法研究了低硫柴油(以正十六烷为模拟组分)在Fe (001)表面间的吸附润滑机理。结果表明,剪切速率低于20 m/s时,正十六烷润滑膜处于稳定工作状态,润滑膜的剪切应力以及润滑膜在铁表面间的吸附能和膜的内聚能都不受剪切速率的影响,整个润滑膜的温度也可维持在相对较低的水平。在剪切速率高于20 m/s时,随着剪切速率的增加,润滑膜的剪切应力线性增加,吸附能和内聚能都降低,同时润滑膜内部的温度急剧上升,开始出现温度失稳现象。由于吸附作用,正十六烷润滑膜在铁表面间呈对称波动分布的层状结构;按质量分数分布可分为类固态区和液态区,对应的速率分布则为扰动区和静流区。当剪切速率达到100 m/s时,正十六烷润滑膜发生了非常强烈的层间滑移,此时润滑膜处于润滑失效的状态。这些结论有助于从微观上理解低硫柴油的润滑性问题。     

聚全氟甲乙醚苯酰胺抗氧抗腐作用机理研究

采用量子化学方法计算了全氟甲乙醚苯酰胺（化合物I）与聚全氟甲乙醚氧自由基（RiO.)的结合能以及与Fe原子的化学吸附作用能,探讨了该化合物作为抗氧抗腐添加剂的作用机理,结果表明,RiO.自动结合于苯环的C7原子上,生成C－O键和稳定的加成产物,其结合能为－417．33kJ/mol;化合物I能与Fe原子形成较稳定的络合物,其化学吸附作用能为－105．02kJ/mol,合成了聚全氟甲乙醚苯酰胺抗氧抗腐添加剂（PFPA）,并进行了UV和IR光谱分析,PFPA分子中苯环的UV和C＝0的IR特征吸收峰分别为240．7nm和1713．9cm^-1。抗氧抗腐性能测试结果表明,加入PFPA添加剂,能使氟醚润滑油的失重较空白样减少近7倍,使Al2O3仙化下的热分解温度提高19度,研究表明,聚全氟甲乙醚苯酰胺的最低轨道（LOMO）与氧自由基的单占分子轨道 （SOMO）相互作用,形成亲核加成产物,阻止氧自由基RfO．的链锁反应和酸性产物的生成,添加剂的最高占有分子轨道（HOMO）的与Fe原子的LOMO相互作用形成稳定的化学吸附态和油膜,阻止金属催化分解并保护金属。     

轻烃的吸附与解吸模型

轻烃具有以自由基进行反应的特性,烯烃的双键易断裂。阐述了沉积岩表面吸附轻烃时遵循固体表面吸附的理论:首先是物理吸附,随着分子距离的减小,范德华引力增大,增大到一定程度就可以使烷烃中被物理吸附的C-H键生成C.和H.,使烯烃中被物理吸附的C=C键生成.C-C.、.C-C.或C.和H.并分别和表面的分子或离子生成新的化学键;此时,吸附变为化学吸附,化学吸附轻烃的热解吸是以自由基形式进行,在较低温度下的解吸是化学吸附的可逆过程,在较高温度下的解吸则发生组分的化学重组反应,而常温酸解吸是化学吸附的可逆过程,不发生化学重组反应。指出轻烃的吸附与解吸有较多的实验证据,研究轻烃的吸附与解吸模型对轻烃分析技术发展有重要指导意义。     

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多相态天然气的产生和存在从微观机理考察 ,天然气运移的相态将从单一的分子逐渐过渡直到具备一定高度的连续性天然气柱。当天然气从源岩中生成并被排出之后 ,气体分子将先后或同时发生几种作用 :(1 )吸附与聚垒。吸附作用的机理一方面是依靠分子间范德华力作用发生的物理过程 ,另一方面是由化学键引起并伴有化学反应的化学过程。在两种吸附力作用下 ,所生成的天然气分子将在有机质、干酪根以及源岩其它颗粒表面形成通常是多分子层的吸附层 (分子团 )。吸附层具有非常的力学性质 ,以亲水表面岩石孔隙的束缚水层来说 ,在外力作用下它可以形成…     

酰胺型润滑剂极性片段在铁表面的吸附作用

针对深井、超深井、大位移井和水平井等复杂境况带来的高温、高摩阻环境，利用DFT模拟了油酸酰胺亲水链段中伯胺基、仲胺基、酰胺基和羟基等极性片段在铁（001）表面的吸附作用力，进一步探究油酸酰胺类润滑剂在铁表面的吸附润滑机理。结果表明，酰胺基、伯胺基、羟基在Fe(001)面上的桥位产生稳定吸附，仲胺基在Fe(001)面上顶位产生最稳定吸附，吸附能从大到小依次为伯胺基、仲胺基、羟基、酰胺基。布居数分析结果表明，4种极性基团在吸附过程中轨道布居数均发生变化，从Fe(001)面得到电子，其中仲胺基得到0.16e电子，伯胺基和酰胺基得到0.09e电子，羟基得到电子数最少，为0.08e。态密度分析结果表明，仲胺基和伯胺基中N原子的2p轨道与铁原子的3p、4s轨道间有态密度重叠，存在化学成键作用。在极压润滑测试和四球摩擦实验中，油酸二乙烯三胺的润滑系数降低率为83.6%，高于油酸二乙醇酰胺的78.2%；摩斑半径为287.184μm，小于油酸二乙醇酰胺的摩斑半径，表明含有胺基与酰胺基的润滑材料润滑性能优于含有羟基的表面活性剂。     

纳米NaY分子筛的氟硅酸铵脱铝改性对其性能的影响

采用无模板剂、无导向剂的方法合成了100 nm以下粒度分布均匀的纳米NaY分子筛。采用氟硅酸铵脱铝剂对纳米NaY分子筛进行了脱铝改性,考察了氟硅酸铵用量和反应时间等因素对纳米NaY分子筛物化性质及催化性能的影响。结果表明,脱铝后纳米NaY分子筛孔结构保持完整,热稳定性良好,硅/铝比（n〖DK〗(Si)/n〖DK〗(Al)）提高,酸中心数量略有减少而强酸中心数量增加。在1〖DK〗,3〖DK〗,5 三异丙基苯催化裂解反应中表现出优异的催化性能。     

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为深入探讨煤对甲烷气体吸附—解吸机理及可逆性,作者从物理化学和界面化学以及现代煤层气吸附理论的角度,并通过系统的煤对甲烷气体吸附—解吸可逆性物化模拟实验,进一步科学地求证了煤对甲烷气体吸附—解吸可逆性问题。根据理论分析和实验成果,明确地提出了：①煤对气体分子的物理吸附特性决定了吸附与解吸的可逆性;②吸附在煤内表面的甲烷分子被解吸需要一定的能量,以摆脱煤表面与甲烷分子之间的范德华力,因此解吸过程会不同程度地滞后于吸附。     

双曼尼希碱缓蚀性能的量子化学研究

以4-甲基苯乙酮、甲醛和正己胺为原料合成了单曼尼希碱(MPE)和双曼尼希碱(DMPE),研究2种曼尼希碱在酸性介质中对N80试片的缓蚀作用及电化学性能。结果表明：DMPE对N80试片缓蚀性能优于MPE;DMPE降低了N80试片表面的腐蚀电流密度而使电荷转移电阻显著提高,有效抑制了N80试片的电极反应过程。采用量子化学密度泛函理论（DFT）计算2种曼尼希碱的最高占据轨道能级（E_HOMO）、最低未占轨道能级（E_LUMO）、Hirshfeld电荷、简缩Fukui指数和分子范德华表面静电势极小点（V_s,min）。结果表明：最高占据轨道能级比较,DMPE高于MPE;最低未占轨道能级比较,DMPE低于MPE;与MPE相比,DMPE更容易接受和给出电子;DMPE的V_s,min低于MPE,DMPE更易电离形成质子化的季铵盐;DMPE的4-甲基苯环、2个β-羰基的氧原子、叔胺基的N原子能够与N80试片的Fe原子的前线轨道成键。采用分子动力学模拟方法构建了MPE与DMPE在Fe不同晶面上的6个吸附模型,MPE与DMPE在不同Fe晶面上的吸附能绝对值由大到小的顺序均为Fe(110)、Fe(100)、Fe(111),在同一Fe晶面上DMPE的吸附能绝对值均大于MPE,说明DMPE比MPE在Fe表面吸附更稳定。     

基于分子动力学的富勒烯润滑油摩擦学特性分析

为探究不同富勒烯(C₇₀和C₆₀)作为润滑油添加剂的摩擦学特性及其减摩抗磨机制。采用球/盘往复式摩擦磨损试验机考察了C₇₀和C₆₀在石蜡(LP)基础油中的摩擦学性能；采用激光扫描显微镜(LSM)、扫描电子显微镜(SEM)、原子力显微镜(AFM)、拉曼光谱(Raman)和光电子能谱(XPS)分析了磨痕的表面形貌及组成；基于分子动力学模拟分析了富勒烯与摩擦副间的范德华能以及富勒烯分子的径向分布函数(RDF)。结果表明：C₇₀和C₆₀润滑下摩擦系数降低，且磨损率分别降低26.92%和 34.56%，富勒烯可改善石蜡的摩擦学性能，减少磨粒磨损，并于摩擦表面生成由富勒烯参与的摩擦反应膜；同时，富勒烯与摩擦副基体间的范德华能较高，优先吸附摩擦表面；径向分布函数表明，富勒烯表面发生了油分子的聚集，有利于形成油膜，从而进一步改善润滑。     

含硫化合物极压作用的分子模拟

采用量子化学方法,以二烷基二硫化物为模型化合物,分析了二乙基二硫化物与Fe(110)表面的化学反应历程。结果表明：当工况较温和时,二乙基二硫化物更容易先与Fe表面发生不可逆的化学吸附,以吸附/反应历程为主;当工况较苛刻时,C—S键、S—S键较易断裂,活性硫很容易与Fe表面反应,以分解/反应历程为主。FeS膜内部主要是化学键合作用,其键合能很大,能够在高温下存在于Fe表面;同时FeS膜内原子间的键合能比Fe原子间的低,表面的剪切运动主要克服键合能相对较弱的Fe和S原子间作用,而非键合能很强的Fe和Fe原子间作用,一定的剪切作用使表面可以做相对运动,从而避免了Fe金属表面的卡咬,发挥抗烧结作用。     

常温下增强碳基吸附材料储氢量技术的研究进展

综述了近年来增强碳基吸附材料储氢量技术的研究进展。碳基吸附材料的吸附储氢技术具有安全可靠、储仔容器重量轻、形状选择余地大和储存效率高等优点,因此碳基吸附材料成为较为理想的储氢材料。而在常温条件下碳基吸附材料的储氢量极低,使其应用受到了限制。介绍了目前在常温下增强碳基吸附材料储氢量的氢溢流技术、电化学技术和电场增强吸附技术。目前这些技术均处在实验室研究阶段,在有效提高碳基吸附材料储氢量的基础上解决成本、安全和实际应用等问题后,便可加快氢能源大规模利用的进程。     

Friction and Wear Behaviors of Nano-Silicates in Water

Nano-metric magnesium silicate and zinc silicate with particle size of about 50—70nm were prepared in water by the method of chemical deposition. The antiwear and friction reducing abilities of the nano-silicates,as well as their composites with oleic acid tri-ethanolamine(OATEA) ,were evaluated on a four-ball friction tester. The topographies and tribochemical features of the worn surfaces were analyzed by scanning electron microscope(SEM) and X-ray photoelectron spectroscope(XPS) . Results show that nano-...     

二聚酸的合成及其对喷气燃料润滑性的影响

以油酸为原料合成了二聚酸,利用红外光谱仪分析其结构,并采用高频往复试验机(HFRR) 和球柱润滑性评定仪(BOCLE)分别考察了二聚酸在喷气燃料中的摩擦学性能以及与环烷酸型抗磨剂(T1602)的复配效果,采用SEM扫描电镜及EDS能谱分析试验球片。结果表明,所合成二聚酸具有一定的抗磨效果,二聚酸添加质量分数为80 μg/g时,磨斑直径能够达到500 μm以内;二聚酸添加质量分数在15~20 μg/g范围内即可满足喷气燃料对润滑性的要求;二聚酸与T1602复配后,在二聚酸添加质量分数40 μg/g以内时对喷气燃料的润滑性提高不明显,可能由于添加剂在摩擦副表面间存在竞争吸附的原因。二聚酸在摩擦副金属表面发生了化学吸附,形成了具有较好润滑作用的含氧化学保护膜,起到了抗磨效果,同时还伴随着腐蚀效应。     

有机摩擦改进剂与金属铁的吸附性能研究

采用量子化学的密度泛函理论考察了摩擦改进剂极性基团与金属铁的相互作用。探讨了多元醇酯、酰胺、羧酸、胺、醇、甲酯6种极性化合物的结构特点,确定了可能作用的活性原子,并考察了其与金属发生化学吸附的可能性。结果表明:丙酸、丙酸酰胺、丙酸甲酯、丙酸甘油酯、丙胺与铁均发生了化学作用;丙醇与铁发生了物理作用。计算了5种有机摩擦改进剂极性基团与Fe原子的化学吸附作用能,吸附强度由高到低的顺序为:丙酸甘油酯≈丙胺丙酸酰胺丙酸≈丙酸甲酯丙醇。