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《北京化工大学》 2012年
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纳米氧化铈分散体流变性能及应用研究

郑国琴  
【摘要】:纳米分散体是指将纳米粒子分散在分散介质中形成的胶体悬浮液体系。在这种胶体悬浮液中,纳米粒子与纳米粒子之间、与分散介质之间的相互作用使得分散体的流变性能与分散介质的流变性能相比发生很大改变。流变性能是悬浮液加工、使用、以及悬浮液性能评定的重要依据。本文利用流变仪分别研究了纳米CeO_2水基悬浮液以及纳米CeO_2基础油基悬浮液的流变性能。 纳米CeO_2水基悬浮液由于其抛光速率高,抛光损伤小,被作为重要的抛光液应用于化学机械抛光技术(CMP)。在CMP中,抛光液的悬浮稳定性、流动性、酸碱性、浓度、抛光液中抛光粒子的分散性、表面性质、粒度分布、比表面积等对抛光液的储存和运输、抛光后工件表面的质量及抛光速率等有重要影响,而这些性质与抛光液的流变性能密切相关。本文研究了水基纳米CeO_2悬浮液在不同pH值、CeO_2颗粒浓度、温度、中性电解质浓度下的流变性能。研究结果表明,随着zeta电位减小,悬浮液粘度增大,当pH值大于5.62时悬浮液逐渐转变为剪切变稀的非牛顿流体。悬浮液中CeO_2颗粒浓度低于17.5wt%时,颗粒浓度对体系的流变性能影响较弱,但是继续增大颗粒浓度,悬浮体表观粘度明显增大,出现剪稀现象。温度对悬浮液流变性能影响较为复杂,且与悬浮液的固含量有关。中性电解质的加入使得悬浮体的zeta电位降低,从而使体系表现出较高的表观粘度。 将纳米CeO_2引入到基础油中,可以增加基础油的承载能力,抗氧化、老化能力,使其变得对环境友好。CeO_2/基础油的流变性能对悬浮液的运输,加工以及后期润滑油、脂的调配过程具有重要的指导意义,精确了解悬浮液的流变性能是非常必要的。本文研究了纳米CeO_2/基础油的流变性能随固含量、温度、剪切时间的影响,结果表明随着固含量的增大悬浮液的粘度增大,固含量在30wt%以下时,悬浮液表现出牛顿流体的特性,继续增加固含量则转变为剪切变稀的非牛顿流体,可以利用幂律方程对流变曲线进行描述。随着温度的增高体系的粘度减小,非牛顿性减弱。当悬浮液的固含量达到30wt%以上时,悬浮体表现出触变性且触变性随着温度的降低、固含量的增大而增大,在较低温度下随温度的变化更加明显。 接着将基础油作为载体,把纳米CeO_2加入到锂基润滑脂中,对润滑脂的摩擦性能进行了研究,研究表明纳米CeO_2能够明显的改善润滑脂的抗磨减摩效果,将纳米CeO_2和T321按一定的比例复配加入润滑脂中,能够使润滑脂达到更加优良的抗磨减摩效果。
【学位授予单位】:北京化工大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2012
【分类号】:TB383.1

【参考文献】
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