中文摘要：

类石墨层状结构的纳米固体润滑剂具有优异极压抗磨性质而备受关注，但硫化钼、石墨等固体润滑剂存在耐高温性能差、易污染环境等问题。本项目拟在成功合成BN纳米粒子基础上，研究具有层状晶体结构的BN纳米球形粒子的形成机理，优化工艺以制备孪晶少、粒径细小均一的BN球形纳米粒子；在其表面引入氧杂原子以利于原位化学反应，生成BN/硼酸盐梯度膜；采用表面化学修饰及原位乳液聚合法组装聚合物"壳"，制备具有梯度结构的核壳型氮化硼/硼酸盐/聚合物纳米微球；比较该复合微球在不同工作条件下的抗磨减摩性能，分析摩擦副表面化学组成，揭示其协同润滑机理。本项目拟研制的BN球形纳米粒子还具有耐高温、传热好、无污染等优点，以其为主要成分的复合纳米微球能提供优异的润滑性能；梯度化的纳米润滑材料的设计及其机理的首度提出，为摩擦学及纳米摩擦学领域提供了一个新的研究方向，具有重要的学术意义，其应用有望带来明显的经济效益。

结论摘要：

课题组完成了氮化硼（BN）纳米球体制备工艺改进、BN形成机理及其表面修饰研究研究了BN纳米球体的可控生长和形成机理，针对产品孪晶较多的情况，采用微负压、增加冷阱收集等方式改善了产品形貌与粒径分布，产品粒径均一，粒径范围在100~130nm左右；在研究中对比分析不同氨化反应温度对BN成分影响，开发了BN纳米球体低温合成工艺，反应温度从1450℃降低至950℃，降低了能耗和成本；发现采用BN纳米球体CVD合成工艺可制备氮化硼/碳纤维（BN/Cf）复合材料，表面呈绒毛状膜层，比表面积提高，达到96m2/g，探讨了其形成机理，该复合材料可能在催化储氢等领域具有新的应用；在寻求湿化学法合成BN纳米粒子的前躯体时，制备出了高比表面积的BN多孔材料，比表面积高达456.68 m2/g，并以其为载体开展了相关催化及污染物吸附研究。 完成了BN/硼酸盐纳米微球的制备、表征及摩擦学试验在分析BN表面性能、纳米硼酸钙及聚苯乙烯微球制备方法和特点基础上，分别选取1450℃高温氨化的BN纳米球体及低温氨化氧含量较高的富氧BN纳米球体（BNO）为核，采用非均相成核法、反相微乳液法或变温沉淀法制备氮化硼/硼酸钙（BN/CB）、氮化硼/硼酸锌(BN/ZB)、富氧氮化硼/硼酸钙(BNO/CB)、富氧氮化硼/硼酸锌(BNO/ZB)复合纳米微球，其中，采用反相微乳法制备的BNO/CB纳米粒子外层壳由草莓状硼酸钙纳米粒子组成，草莓粒径约20nm左右，其组成的膜层厚度范围约为30~80nm，壳层完整，硼酸盐壳层主要为草莓状形态，而非层状梯度结构。以苯乙烯为单体采用微乳液法进一步在BN/硼酸盐纳米粒子表面合成聚苯乙烯（PS）壳层，制备多种BN/硼酸盐/PS、BNO/硼酸盐/PS复合纳米粒子，产品粒径在100~300nm不等。采用四球摩擦试验机对比测试了各样品的减摩抗磨性能，对比分析了摩擦系数、磨斑直径及在不同负荷下的摩擦学性能，结果显示部分产品表现出较优异的减摩抗磨性能。与基础油相比，BNO/ZB、富氧氮化硼/硼酸钙/聚苯乙烯（BNO/CB/PS）复合纳米微球的减摩效果较明显，摩擦系数分别下降了44%、32%。富氧氮化硼/硼酸锌/聚苯乙烯（BNO/ZB/PS）、BNO/CB复合纳米微球及BNO纳米球体的抗磨效果较好，磨斑直径分别下降了17.6%、16.4%、16.6%，基本达到了预期研究目标。