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二硫化鉬的（歷史，潤滑性，優(yōu)勢和局限性）
Release Time：2021-09-28二硫化鉬的歷史
二硫化鉬是一種天然的黑色固體化合物，摸起來很滑。它很容易轉(zhuǎn)移并附著在與它接觸的其他固體表面上。它的礦物形式被稱為輝鉬礦，直到18世紀(jì)晚期，人們還普遍將其與石墨混淆。幾個世紀(jì)以來，兩者都被用作潤滑劑和書寫材料。輝鉬礦作為潤滑劑的廣泛使用受到天然雜質(zhì)的阻礙，這些雜質(zhì)大大降低了其潤滑性能。提純二硫化鉬和提取鉬的方法在19世紀(jì)晚期發(fā)展起來，鉬作為鋼的合金添加劑的價值很快被認(rèn)識到。第一次世界大戰(zhàn)期間，對鉬源的需求導(dǎo)致了科羅拉多州Climax礦的開發(fā)，該礦于1918年開始生產(chǎn)，一直持續(xù)到20世紀(jì)90年代。在30年代后期和40年代，高純二硫化鉬的可用性促使人們對其在各種環(huán)境下的潤滑性能進行了廣泛的研究。這些研究表明，在極端接觸壓力和真空環(huán)境下，其優(yōu)越的潤滑性能和穩(wěn)定性。美國國家航空航天咨詢委員會，即美國國家航空航天局的前身，于1946年開始研究二硫化鉬的航空航天用途。這些調(diào)查結(jié)果在航天器上得到了廣泛的應(yīng)用，包括阿波羅登月艙上的可伸展腿。隨著新技術(shù)的不斷發(fā)展，在溫度、壓力、真空、腐蝕環(huán)境、工藝污染敏感性、產(chǎn)品壽命和維護要求等越來越嚴(yán)格的條件下，需要可靠的潤滑和抗磨損性能，應(yīng)用范圍也在不斷擴大。
二硫化鉬的潤滑性
二硫化鉬卓越的潤滑性是其獨特晶體結(jié)構(gòu)的結(jié)果，該結(jié)構(gòu)由非常弱結(jié)合的薄片組成。這些薄片可以在非常低的力下相互滑動，“剪切”，提供潤滑效果。克服薄片之間弱結(jié)合所需的剪切力 F 與垂直于薄片的壓縮力 W 相關(guān)，公式為 F = μ W，其中 μ 是稱為“摩擦系數(shù)”的常數(shù)。二硫化鉬晶體沿其薄片剪切的摩擦系數(shù)約為 0.025，是已知材料中最低的。薄片傾向于對齊并粘附在接觸表面上，尤其是在滑動和壓力條件下，如下圖所示。二硫化鉬的這種“磨光”使其具有非凡的使用壽命。
由于二硫化鉬是固相，在極壓條件下不會像液體潤滑劑那樣被“擠出”。薄片對垂直于它們的力非常“堅硬”。這種特性的組合提供了一個非常有效的“邊界層”，以防止?jié)櫥砻嫦嗷ソ佑|。
二硫化鉬的優(yōu)勢和局限性
二硫化鉬以微小的六邊形血小板的形式存在，每個血小板由幾個分子組成。這些薄片被金屬表面吸引，當(dāng)與金屬部件之間的滑動力結(jié)合時，就會產(chǎn)生熱化學(xué)反應(yīng)，在有問題的部件上形成一層MoS2保護涂層。該涂層可承受約50000psi的壓力，因此，對于存在邊界潤滑問題的部件，如凸輪軸和挺桿之間的界面，MoS2是一個很有吸引力的選擇。
雖然二硫化鉬作為干膜潤滑劑的應(yīng)用在20世紀(jì)中葉就已確立，但將其有效地應(yīng)用于油中還需要更長的時間來完善。問題是，這些微粒不會停留在油中的懸浮狀態(tài)，導(dǎo)致微粒形成淤泥，堵塞油的通道(同時也抵消了這種材料的潤滑作用)。然而，一旦找到了防止這種情況發(fā)生的方法，二硫化鉬已被證明是一種高效的抗磨添加劑。例如，2012年在伊利諾伊州阿貢國家實驗室進行的測試顯示，在聚α烯烴基礎(chǔ)油中添加50納米MoS2納米顆粒，重型工業(yè)發(fā)動機的活塞裙和氣缸套之間的摩擦顯著減少。這些同樣的好處也可以在變速箱油中實現(xiàn)，因為邊界潤滑要普遍得多。然而，與任何技術(shù)一樣，使用二硫化鉬作為石油添加劑并不是解決問題的良方。例如，它只在邊界潤滑條件下起減摩作用;在流體力學(xué)和全膜體系中，顆粒并不起作用，一些研究甚至表明，它們實際上會略微增加摩擦。然而，只要認(rèn)識到它的局限性，正確使用它可以帶來相當(dāng)大的好處。
