成果简介
液压传动因功重比高等独特优势，在各类机械装备中应用广泛。随着航空航天、舰船技术的发展，深地、深海、外太空等资源开发与利用，液压传动系统将在更加极端的高温宽温变环境下服役。液压传动介质的温度敏感性对元件性能、传递效率和动作精度等具有较大影响。目前应用最广泛的液压传动介质以矿物油为基础液，矿物油在高温条件下存在蒸发、老化、分解、易燃等固有缺陷，限制了其高温应用。水基液压介质具有较好的抗燃性，但在高温下存在结垢、蒸发、沸腾等问题。为提升介质的高温工作性能，人们相继研发出以磷酸酯、硅油、合成烃、全氟聚醚等作为基础液的高温抗燃液压传动介质。但无论是水基、油基还是其他合成类液压介质，由于在极端高温宽温区的温度变化冲击下，其化学结构、热膨胀性、流变性、热物性等均存在不稳定的问题，均不适宜极端高温环境。
本文，昆明理工大学 蒋佳骏、吴张永，云南科威液态金属谷研发有限公司 孟仙、蔡昌礼等研究人员在《Tribology Letters》期刊发表名为“Preparation of liquid metal-based SiC/Graphene binary hybrid nanofluid and its basic properties as hydraulic transmission medium”的论文（蒋佳骏博士研究生为第一作者），文章针对现有水基、油基及各类无水合成液压传动介质高温稳定性差等问题，提供一种以液态金属基纳米流体作为极端高温液压传动介质的新思路。
镓基液态金属兼具金属的功能性和液体的流动性，其高温性质稳定，且液态温域极宽（Ga:29.8-2400℃, Ga-In-Sn: 10.5-1300℃），流动性好、黏度随温度变化不敏感、抗剪切安定性好、饱和蒸汽压低、导热性好，满足液压传动介质基础液的基本要求。为进一步提高液态金属的性能以匹配液压传动介质对润滑性和密封性等要求，采用自润滑特性和热稳定性良好的SiC纳米粒子、物理法石墨烯（Graphene），以及水浴超声氧化形成的液态金属液滴（LMOD），制备LMOP-SiC/Graphene纳米添加剂，并在在低氧条件下与Ga-In-Sn液态金属进行混合，得到液态金属基SiC/Graphene二元混合纳米流体液压传动介质。
图文导读
图1、制备流程
图2、 纳米材料微观结构表征
图3 、液态金属基SiC/Graphene混合纳米流体表征
图4、液态金属基SiC/Graphene混合纳米流体基本性能
图5、液态金属基SiC/Graphene混合纳米流体的温度-粘度特性
图6 、液态金属基SiC/Graphene混合纳米流体的剪切速率-粘度特性
图7 、液态金属基SiC/Graphene混合纳米流体的润滑性
图8、 液态金属基SiC/Graphene混合纳米流体的工作性能演示
小结
综上所述，该文开发了一种液态金属基SiC/Graphene二元混合纳米流体，并探索了其基本物理性能、流变性和润滑性，建立了一个液压试验台，以评估液态金属基SiC/Graphene二元混合纳米流体对齿轮泵的容积效率和磨损率的影响。研究发现添加SiC/Graphene混合纳米颗粒能够显著改善润滑特性；相较于现有高温液压介质，液态金属基SiC/Graphene二元混合纳米流体热稳定性优异、温-粘变化更小、高温润滑性能佳。这将为改善液态金属的机械性能提供新思路，并为液压传动系统的极端高温环境适应性提供潜在的可行性。
文献：https://doi.org/10.1007/s11249-024-01828-6
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