【摘要】 在摩擦学接触中，脂肪酸被广泛用作有机摩擦改进剂。然而，它们对边界润滑初始区域的影响需要更好地理解。

突破性实验技术解析边界润滑机制

图 1 a LaFCoPP 摩擦仪实验装置，b 平行摆式摩擦仪示意图，c 滑动接触部分放大图，d 摩擦仪平衡配置示意图，e 摩擦仪位移配置示意图

瑞士联邦理工学院团队近期在《Tribology Letters》发表的突破性研究中，采用自主研发的横向力控制平行摆摩擦仪（LaFCoPP），成功建立新型边界润滑评估体系。该设备通过创新性的能量衰减曲线测量法，攻克了传统称重传感器改变接触刚度的技术瓶颈。

 

碳链长度与润滑性能的量化关系

研究聚焦C6至C18偶数碳链饱和脂肪酸，揭示关键发现：

  • 低速工况（<11mm/s）：C18脂肪酸展现最佳润滑性，摩擦系数降低42%
  • 高速工况（>11mm/s）：C14异军突起，抗磨性能反超长链分子
  • 微动磨损防护：碳链增长显著提升抗微动能力，C18较C6振幅降低63%

 

润滑机制转换临界点发现

实验捕捉到重要相变现象：当摆动幅度降至临界阈值（约0.5μm）时，系统发生滑动-微动状态转换。这种转变直接导致：

1.能量耗散模式由接触面主导转为系统共振主导

2.摩擦系数波动幅度增大300%

3.磨损颗粒产生速率提升2.7倍

 

工业应用价值与选型建议

基于研究成果，为不同工况提供选型指南：

应用场景

推荐碳链长度

性能优势

精密轴承

C14-C16

平衡高速/低速润滑需求

重载齿轮

C18

最优边界润滑保护

微机电系统

C12

抑制微动磨损

 

技术突破要点总结

  • 首创非接触式光学编码测量，分辨率达0.1μrad
  • 实现接触区能量耗散的精准解耦分析
  • 建立摩擦系数-振幅-速度三维关系模型

 

参考文献：[1]Divakaran A, Likhar P V, Kailas S V. Evaluation of Boundary Lubrication Properties of Fatty Acids Using a Lateral Force-Controlled Tribometer[J]. Tribology Letters, 2023, 71(3): 72.

 

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