钛化合物新研究有望帮助研发出环保型机油
2008-7-26 4:04:35  科技日报

本报华盛顿7月23日电(记者 毛黎) 因在从颜料到宇航合金等多个领域具有广泛应用而被称为魔幻元素的金属钛，也许又将具有新用途。美国阿夫顿化学公司和国家标准和技术研究院(NIST)的材料学家23日表示，他们发现钛化合物添加入机油(润滑油)后，能在车辆发动机易受损部件的表面形成抗磨纳米涂层，提高机油的抗磨损能力。如果钛化合物在未来能够取代目前机油中的抗磨损添加剂，将可以获得环保型机油。

　　发动机机油是一种复杂的混合物黏液，其中多达20%的成分为特殊的添加剂，目的是增强机油的特性，如黏稠度和稳定性，以减少油垢的形成和发动机磨损。多年来，高性能机油中抗磨损添加剂主要依靠磷化合物，特别是ZDDP。该化合物在发动机部件上形成多磷酸盐薄膜，从而降低部件的磨损率。但磷是有害于车辆催化转换器的化学物质，会降低催化转换器的效率和缩短其寿命。因此，长期以来工业界一直在寻找取代或少用ZDDP的物质或途径。但始终没找到解决方法。

　　研究人员的这项新发现表明，钛可以作为取代ZDDP的候选材料。据悉，阿夫顿化学公司对一种有机钛化合物所完成的机械测试显示，加入了钛化合物的成品机油具有超强的抗磨损能力，说明可以在机油中减少ZDDP的用量。不过，当时研究人员并不清楚钛化合物如何发挥抗磨损作用。因为他们进行的表面分析测试能够探测到物体表面磨损轨迹中的钛，但是无法了解钛化合物的本质，以及钛化合物是否仅吸附在金属部件的表面。

　　为解开疑团，研究人员请国家标准和技术研究院使用其在纽约布鲁克海文的国家同步加速器光源(NSLS)给予援助。NSLS能发出低能量X射线束(或称软X射线束)，可以精确地测量特殊元素与样品材料表面和内部的化学结合情况，其灵敏度至少比普通仪器高出10倍。利用NSLS，研究人员发现钛化合物增强抗磨损能力的原因在于钛以化学形式结合到发动机部件的金属材料结构中，在部件表面形成了一种坚硬的氧化物———钛酸铁。

　　研究人员表示，虽然还有许多研究工作要做，但是这项新发现表明，钛在未来低磷成分的机油中将发挥重要作用。