一文读懂富勒烯润滑技术的发展进程

富勒烯----一项获得诺贝尔奖的发现

“富勒烯”，1985年由一个国际科学家小组发现的一种完全由碳组成的中空分子，形状呈球型、椭球型、柱型或管状。化学式C60。因为其分子结构与建筑学家巴克明斯特·富勒的建筑作品很相似，为了表达对他的敬意，将该分子命名为“巴克明斯特·富勒烯”，也称为巴克球，1996年，这项发现被授予了诺贝尔奖。

用于工业润滑的无机富勒烯二硫化钨技术

1992年，魏茨曼科学研究所的Reshef Tenne教授发现了首个无机富勒烯状二硫化钨的亚微米3D粒子: 富勒烯状（近似球形）无机二硫化钨的亚微米（纳米）3D粒子。（以下简称无机富勒烯二硫化钨）

二硫化钨是科学界所知的最具润滑作用的化合物之一，它被广泛应用于NASA（美国国家宇航局）、军事、航天和汽车工业中。无机富勒烯二硫化钨是极其均匀和高度对称的球形结构，由几十层同心的无机化合物构成。

一组科学级的无机富勒烯二硫化钨的透射电子显微镜(TEM)图像。请注意看它的层数!

无机富勒烯二硫化钨分子结构像一个足球，1个粒子的直径范围在120-280纳米之间，1克富勒烯二硫化钨（IF-WS2）粉末中含有2500亿个无机富勒烯二硫化钨。

由于它们独特的近乎球形的形状，无机富勒烯二硫化钨可以在接触面之间滚动，然后在压力下剥落，在此过程中，在接触面上形成保护性摩擦膜，并且可减少高达35%的摩擦，减少高达37%的磨损。

无机富勒烯二硫化钨的商业制造

NIS是世界上唯一被魏茨曼科学研究所授权的无机富勒烯二硫化钨的商业制造商，致力于无机富勒烯二硫化钨相关产品的开发，测试，存储和混合。产品包括但不限于无机富勒烯二硫化钨配方系列的极压（EP）抗磨（AW）和抗摩擦（AF）润滑添加剂，润滑剂，润滑脂等。

无机富勒烯二硫化钨产品技术的知识产权依托于商标、版权、商业机密和一百多项专利，其中包括以下全球主要专利：

无机富勒烯二硫化钨技术特征

无机富勒烯二硫化钨所具有的形状和大小可以填充接触表面的孔隙和裂缝（防止裂缝进一步扩大和延伸）。

无机富勒烯二硫化钨所具有的洋葱状结构剥落后在表面形成单层和多层摩擦膜。

近球形的无机富勒烯二硫化钨如同纳米滚珠轴承，产生减摩效果；最终，它会产生平滑的调节作用，修复先前损坏的表面。

近球形的无机富勒烯二硫化钨还是中空的笼型结构，具有耐极压性、高承载力和高弹性。在极端动负荷、静负荷以及剪切和冲击条件下也能保护表面。

无机富勒烯二硫化钨作为润滑剂时的使用性能/工作原理

无机富勒烯二硫化钨有几十个像洋葱一样的同心层。因形态独特，这些颗粒可以在金属表面之间滚动，然后在压力作用下剥落。在此过程中，在接触面上形成了一层保护性的抗摩擦膜，该保护层有助于降低运行温度，减少磨损，提高生产效率，同时降低生产成本。换言之，含有无机富勒烯二硫化钨的润滑脂（即富勒烯润滑脂）在极端压力、负荷和冲击力下皆性能优异。

富勒烯润滑脂与传统润滑脂性能对比

正六边形2H-MoS2、2H-WS2、石墨、氮化硼等，都是薄片型的颗粒，换句话说，它们都是平的。在2H-MoS2或2H-WS2（一般化学式为2H-MXy）中，每个金属原子都与6个硫原子共价结合，通过微弱的范德华力将每个平面层叠加在一起（X-M-X）。而无机富勒烯二硫化钨具有立体球形几何结构，由于它们这种独特的形态，这些无机富勒烯二硫化钨在极端应用中具有显著的结构优势。

以二硫化钨为基础的产品曾经非常昂贵，并且仅供政府资助的军事和航天项目使用，它可以尽可能地减少摩擦和磨损，从而降低工作温度，防止设备故障和停机。

无机富勒烯二硫化钨的性能优于二硫化钼、石墨烯、石墨、PTFE（聚四氟乙烯）&其他，因为无机富勒烯二硫化钨的亚微米大小和近球形外观可增强基础油和润滑脂的分子层级，产生以下效果：

● 减少润滑剂用量 ● 减少有毒气体排放 ● 降低能耗

● 磨损减少37%以上 ● 维护周期减少5倍以上 ● 摩擦降低35%以上

无机富勒烯二硫化钨具有非常高的表面积与体积比；

可在工作表面滑动，平滑并修补表面缺陷；

具有增加的强度和提高的热物理性能，减少因摩擦和磨损产生的热量。

IF-WS2(无机富勒烯二硫化钨)与MoS2(二硫化钼)的对比