(57)【要約】ナノ潤滑剤組成物であって、該潤滑剤組成物は、流動性油またはグリースに分散されたナノ粒子を有する流動性油またはグリースを含み、該ナノ粒子は、構造体の表面を経時的にゆっくりと研磨するように構成され、少なくとも約７モースの硬度および表面の算術平均粗さの半分未満の直径または表面の算術平均粗さの半分未満の長さを有する。【特許請求の範囲】
【請求項１】
算術平均粗さを有する表面を研磨するナノ潤滑剤組成物であって、
流動性潤滑剤と、
前記潤滑剤に分散され、前記表面を研磨するように構成されているナノ粒子であって、少なくとも約７モースの硬度および前記算術平均粗さの半分未満の直径または前記算術平均粗さの半分未満の長さを有するナノ粒子と、
を含むことを特徴とする組成物。
【請求項２】
前記ナノ粒子は、ダイヤモンド、酸化アルミニウム、酸化ケイ素、炭化ホウ素、炭化ケイ素、および酸化ジルコニウムからなる群より選択されることを特徴とする請求項１に記載のナノ潤滑剤組成物。
【請求項３】
二硫化モリブデンナノ粒子を更に含んで、前記表面に剪断をもたらすことを特徴とする請求項１に記載のナノ潤滑剤組成物。
【請求項４】
前記ナノ粒子は、約３５ｎｍ未満の平均直径を有することを特徴とする請求項１に記載のナノ潤滑剤組成物。
【請求項５】
前記ナノ粒子は、約３５ｎｍ未満の平均長さを有することを特徴とする請求項１に記載のナノ潤滑剤組成物。
【請求項６】
前記流動性潤滑剤は、約１０から約３００センチストークの粘度を有することを特徴とする請求項１に記載のナノ潤滑剤組成物。
【請求項７】
グリースのベースオイルは、約２００から約５００センチストークの粘度を有することを特徴とする請求項１に記載のナノ潤滑剤組成物。
【請求項８】
前記ナノ潤滑剤は、少なくとも７モースの硬度を有する前記ナノ粒子から本質的になる前記組成物中に約０．１から約５重量パーセントのナノ粒子を含むことを特徴とする請求項１に記載のナノ潤滑剤組成物。
【請求項９】
算術平均粗さを有する表面を研磨するナノ潤滑剤組成物であって、
流動性潤滑剤と、
前記潤滑剤に分散され、前記表面を研磨するように構成されている多成分ナノ粒子であって、前記表面に剪断をもたらす第１のナノ粒子成分および前記表面に研磨を実施する第２のナノ粒子を含み、前記第２のナノ粒子成分が、前記第１のナノ粒子成分に少なくとも部分的に組み込まれ、前記第２のナノ粒子成分が、少なくとも約７モース（ヌープ硬度計における８２０ｋｇ／ｍｍ２）の硬度を有する多成分ナノ粒子と、
を含むことを特徴とする組成物。
【請求項１０】
前記第２のナノ粒子成分は、前記算術平均粗さの半分未満の直径または前記算術平均粗さの半分未満の長さを有することを特徴とする請求項９に記載のナノ潤滑剤組成物。
【請求項１１】
前記第２のナノ粒子成分は、前記第１のナノ粒子成分を少なくとも部分的に被覆することを特徴とする請求項９に記載のナノ潤滑剤組成物。
【請求項１２】
前記第２のナノ粒子成分は、前記第１のナノ粒子成分を完全に被覆することを特徴とする請求項１１に記載のナノ潤滑剤組成物。
【請求項１３】
前記第２のナノ粒子成分は、前記第１のナノ粒子成分に少なくとも部分的に埋め込まれていることを特徴とする請求項９に記載のナノ潤滑剤組成物。
【請求項１４】
前記第２のナノ粒子成分は、ダイヤモンド、酸化アルミニウム、酸化ケイ素、炭化ホウ素、炭化ケイ素、および酸化ジルコニウムからなる群より選択されることを特徴とする請求項９に記載のナノ潤滑剤組成物。
【請求項１５】
前記第１のナノ粒子成分は、二硫化モリブデン、二硫化タングステン、窒化ホウ素、およびグラファイトからなる群より選択されることを特徴とする請求項９に記載のナノ潤滑剤組成物。
【請求項１６】
前記第２のナノ粒子成分は、約３５ｎｍ未満の直径を有することを特徴とする請求項９に記載のナノ潤滑剤組成物。
【請求項１７】
前記第２のナノ粒子成分は、約３５ｎｍ未満の長さを有することを特徴とする請求項９に記載のナノ潤滑剤組成物。
【請求項１８】
前記流動性潤滑剤は、約１０から約３００センチストークの粘度を有することを特徴とする請求項９に記載のナノ潤滑剤組成物。
【請求項１９】
前記流動性潤滑剤は、約２００から約５００センチストークの粘度を有することを特徴とする請求項９に記載のナノ潤滑剤組成物。
【請求項２０】
算術平均粗さを有する接触表面をその場でナノ研磨する方法であって、
流動性潤滑剤とナノ粒子とを含み、前記ナノ粒子が、前記潤滑剤に分散され、前記表面を研磨するように構成され、前記ナノ粒子が、少なくとも約７モース（ヌープ硬度計における８２０ｋｇ／ｍｍ２）の硬度および前記算術平均粗さの半分未満の直径または前記算術平均粗さの半分未満の長さを有するナノ潤滑剤を提供するステップと、
前記ナノ潤滑剤の使用により前記接触表面を研磨して、前記表面での前記ナノ潤滑剤の膜厚と合成粗さとの比を増大するステップと、
を含むことを特徴とする方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本出願は、一般にナノ潤滑剤に関し、より詳細には、表面または複数の相互作用する表面を調整および／または研磨する、表面を調整するナノ粒子を含有するナノ潤滑剤に関する。
【背景技術】
【０００２】
（関連出願の相互参照）
本出願は、２０１１年５月２７日出願の米国特許仮出願第６１／４９０，９８６号明細書の利益を主張し、ここでその全体が参照として本明細書に組み込まれる。
【０００３】
一般に潤滑油は、潤滑剤の膜で覆うことによって、移動する自動車部品間の摩擦を低減し表面を保護するように設計される。一般に潤滑油は、接触する表面の凹凸を介して剪断する代わりに、界面において剪断を促進する化学膜を作り出すことによって、移動する表面の摩耗を防止または低減するようにも設計される。油は、ホットスポットに形成される酸を中和することにより腐食を防止すること、幾つかの界面において密封を改善すること、こすれ面（ｒｕｂｂｉｎｇ  ｓｕｒｆａｃｅ）を清浄し、廃棄物を接触域から移動させること、および高温表面から熱を取り去ることなどの他の機能にも役立つことができる。これら膨大な要件によって必要となる多様な潤滑機能を実行する潤滑剤に異なる組成および物理的特性が必要となる。
【０００４】
ナノ流体、すなわちナノ粒子流体分散体の概念が、アルゴンヌ国立研究所（Ａｒｇｏｎｎｅ  Ｎａｔｉｏｎａｌ  Ｌａｂｏｒａｔｏｒｙ）で１９５０年代中頃に導入された。ミリメートルまたはマイクロメートルのサイズの粒子懸濁剤と比較して、ナノ流体は、一般に、改善された長期安定性、はるかに大きい表面積、ならびに改善された機械、熱およびレオロジー特性を有する。しかし、ナノ流体における最近の研究努力は、主に、水またはエチレングリコール（ＥＧ）に基づいたナノ流体の調製および評価に集中しており、一方、油に基づいたナノ流体の合成についての報告は比較的まれである。
【０００５】
潤滑剤中に分散されたナノ粒子が低い摩擦および摩耗をもたらす幾つかの機構が、文献において考慮されてきた。これらの機構には、接触圧力によりナノ粒子からの移動した固体潤滑剤膜の形成、接触域における球状ナノ粒子の回転、接触している表面の谷を充填することによる凹凸接触の低減、および接着膜を形成しない、界面におけるナノ粒子の剪断が含まれる。
【０００６】
固体潤滑剤ナノ粒子の役割についての新たな機構が最近提案された。提案された機構によると、油およびグリース中の固体潤滑剤ナノ粒子の１つの役割は、滑り界面に一般的に形成される摩耗凝集塊を分解することである。摩耗凝集塊は、時々、移動した膜と呼ばれ、通常は硬質表面に接着する。摩耗凝集塊の閉じ込めは、接触面積を低減し、次いで垂直接触圧力を増加させる。したがって、摩耗凝集塊による合わせ面の掘り起こしが増強される。増強された掘り起こしは摩擦および摩耗を増加する。摩耗破片凝集塊になる過程およびそれに影響を与える幾つかの要因が文献において考察されている。
【先行技術文献】
【非特許文献】
【０００７】
【非特許文献１】Ｈｕｔｃｈｉｎｇｓ，Ｉ．Ｍ．，“Ｔｒｉｂｏｌｏｇｙ：Ｆｒｉｃｔｉｏｎ  ａｎｄ  Ｗｅａｒ  ｏｆ  Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ  Ｍａｔｅｒｉａｌｓ”，Ｅｄｗａｒｄ  Ａｒｎｏｌｄ，Ｇｒｅａｔ  Ｂｒｉｔａｉｎ，ｐ．２７３（１９９２）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかし、摩耗を防止し、表面を潤滑することに加え、潤滑された表面の性能を改善することも多くの場合に望ましい。この点において、全体的な潤滑剤膜厚を最小限にして、燃料経済性および他の性能係数を改善することが望ましいことがある。しかし、膜厚および表面の粗さに応じて、表面は望ましくない摩耗を経験することがある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
ナノ潤滑剤組成物が記載され、ここで前記潤滑剤組成物は、流動性油またはグリースに分散されたナノ粒子を有する前記流動性油またはグリースを含む。前記ナノ粒子は、構造体の表面を経時的にゆっくりと研磨するように構成されている。前記ナノ粒子は、少なくとも約７モースの（ヌープ硬度計における８２０ｋｇ／ｍｍ２に等しい）硬度および前記表面の算術平均粗さの半分未満の直径または前記表面の算術平均粗さの半分未満の長さを有する。一つの形態において、前記ナノ粒子は、ダイヤモンド、酸化アルミニウム、酸化ケイ素、炭化ホウ素、炭化ケイ素および酸化ジルコニウムからなる群より選択される。
【００１０】
更に、別の形態では、前記ナノ粒子は多成分ナノ粒子を含む。前記多成分ナノ粒子は、前記表面に剪断をもたらす第１のナノ粒子成分および前記表面に研磨を実施する第２のナノ粒子を含む。この点において、前記第１のナノ粒子成分は一般に低い剪断力を有し、二硫化モリブデン、二硫化タングステン、窒化ホウ素およびグラファイトを含むことができる。前記第２のナノ粒子成分は、少なくとも約７モースの硬度を有することができる。
【００１１】
重要な態様において、前記第１のナノ粒子成分は組み込まれた前記多成分粒子のコアであり、前記第２のナノ粒子成分は前記第１のナノ粒子成分を少なくとも部分的に被覆するか、または前記第１のナノ粒子成分を完全に被覆する。別の態様において、前記第２のナノ粒子成分は前記第１のナノ粒子成分に少なくとも部分的に埋め込まれているか、または完全に埋め込まれている。
【００１２】
更に、一つの形態によると、前記ナノ粒子は約３５ｎｍ未満の平均直径を有する。前記ナノ粒子は、その上または代替的に、約３５ｎｍ未満の平均長さを有することができる。
【００１３】
一つの形態において、前記ナノ粒子および／または前記多成分ナノ粒子は、ダイヤモンド、酸化アルミニウム、酸化ケイ素、炭化ホウ素、炭化ケイ素および酸化ジルコニウムを含む。更に、一つの形態によると、前記ナノ潤滑剤は、少なくとも７モースの硬度を有する前記ナノ粒子から本質的になる前記組成物中に約０．１から約５重量パーセントのナノ粒子を含む。
【００１４】
また本明細書に記載されるものは、接触表面をその場でナノ研磨する方法である。前記表面は、ナノ粒子および／または多成分ナノ粒子を含有する前記ナノ潤滑剤を使用して研磨される。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】多様な潤滑レジームおける膜厚比、摩擦係数および摩耗係数を表すグラフである。
【図２】ハイブリッドナノ粒子の一形態を表す図である。
【図３】表面を調整するナノ潤滑剤を有する油を使用したボールによる接触跡の表面の顕微鏡写真である。
【図４】表面を調整するナノ潤滑剤を有さない油を使用したボールによる接触跡の表面の摩耗を示す顕微鏡写真である。
【図５】表面を調整するナノ潤滑剤を有するおよび有さない試料における接触応力および傷跡の直径を説明するグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
本出願は、弾性流体力学的および流体力学的潤滑レジームの範囲にわたるナノ潤滑剤／流体に関する。例えば、ナノ潤滑剤は、機械式の機械において摩擦および電力消費量を低下することができる。一つの形態において、手法は、得られたナノ潤滑剤がナノ規模で移動する部品の表面を調整および研磨するように、特定の特徴的なサイズの選択された材料の、適切な濃度の、表面を調整するナノ粒子（ＳＣＮ）を導入することである。ナノ研磨は、相互作用する表面の合成粗さの低下をもたらし、次いで望ましくない高速の摩滅および摩耗を引き起こすことなく、ラムダとして知られている潤滑剤の膜厚と合成表面粗さの比を増大する。増大したラムダは、低い摩擦および電力消費量をもたらす。
【００１７】
多様な移動する部品における潤滑の状態は、接触の性質、相対速度、荷重および他の条件に応じて異なる。図１は、主なエンジン部品における異なる潤滑レジームを示す。ラムダは、膜厚比であり、下記のように定義される：
λ＝ｈ／σ
ここで、ｈは膜厚であり、σは合成表面粗さであり、下記のように定義される：
σ＝（σ１２＋σ２２）０．５
σ１およびσ２は、接触している表面の二乗平均（ＲＭＳ）粗さである。図１に示されているデータは、非特許文献１のデータをプロットしている。ラムダが小さい場合、表面は、高い摩擦係数があるように互いに接触している。
【００１８】
潤滑レジームは下記である。
【００１９】
潤滑剤の膜が表面を完全に分けている流体力学的（ＨＬ）レジーム。外部負荷は、流体力学的作用により膜の中に発生した圧力によって実施される。潤滑剤の動的粘度が最も重要な特性である。
【００２０】
薄いもの（流体力学的レジームと比較して）が表面を分けるが、表面の弾性変形が考慮すべき重要なことである弾性流体力学的（ＥＨＬ）レジーム。
【００２１】
薄い膜に起因してある程度のレベルの凹凸接触およびいくらかの分離が表面において生じ、負荷容量が弾性流体力学的潤滑および境界潤滑の両方の考慮に基づいて計算される混合型レジーム。
【００２２】
凹凸接触が優勢であり、動的粘度の役割が重要ではない境界潤滑。代わりに、油における添加剤が全体的な摩擦学的特性に対して重要な役割を果たす。
【００２３】
ＨＬおよびＥＨＬレジームにおける極めて低い摩擦係数（ＣＯＦ）に起因して、軸受面は、最小動力損失、およびあるとすれば最小摩耗を生じるためにこれらのレジームにおいて稼働することが望ましい。しかし、多くの場合にそのような望みは幾何学的制約および稼働条件に起因して満たすことができない。したがって、通常は油が多様な潤滑レジームにおいて稼働しなければならず、必要とされる全ての機能パラメーターを満たさなければならない。ここで重要な問題は、全ての潤滑レジームにわたって増強された潤滑のため、ならびに低減された摩擦および摩耗のための潤滑油における革新的開発を、複雑なハードウエア変更を組み込むことより経済的に行うことができるということである。
【００２４】
エンジン潤滑における一つの注目すべき傾向は、摩擦損失の低減および燃料経済性の改善のため、低粘度エンジン油を使用して膜厚を低減することである。この手法は流体力学的潤滑により部品の摩擦を低減するのを助けることができるが、潜在的な耐久性の問題およびエンジン部品の表面形態のより重要な役割をもたらすことができる。
【００２５】
図１から、膜厚比（ラムダ）が大きいほど、増強または拡大されたＥＨＬおよびＨＬレジームに起因して低い摩擦を生じることが分かる。ラムダは、膜厚に影響を与える油特性および稼働条件を制御して変えることができる。それは、合わせ面の表面粗さ特性を変えることにより制御することもできる。通常、後者は自動車およびエンジン製造会社に任されており、表面粗さの下限は、製造会社の費用および加工制約によって決まる。
【００２６】
一つの形態では、極めてゆっくり研磨するプロセスにおいて合わせ面を調整する、すなわち研磨するナノ潤滑剤が記載される。表面を調整する成分は、合成表面粗さを低減し、大きな膜厚比をもたらす。表面粗さが摩滅流研磨により改善されない範囲を超える臨界表面粗さは、球状粒子がその直径である摩滅粒の最大押込深さにより制限される。しかし、これらのプロセスはエンジン油の用途において望ましくない高速摩滅および摩耗を引き起こす。
【００２７】
１００〜２００ｎｍの範囲のエンジン部品の典型的な表面粗さ値を考慮すると、３５ｎｍの研磨するナノ粒子の使用は、理想的には、表１に示されている主な軸受部品の合成表面粗さおよび膜厚比に対する改善をもたらすことができる。８ｎｍの貫入最大深さは、ＨＬレジームにおける流体力学的圧力または混合型および境界潤滑レジームにおける凹凸接触レベルによる接触圧力に起因して、表面に対する潤滑の流れによって達成することができる。下記のことが注目される。
【００２８】
ＨＬおよびＥＨＬ潤滑系において、すなわち膜が、接触している表面を分けるエンジン軸受けおよびピストン／リング稼働の部分において、ナノ粒子による調整は、懸濁された硬質ナノ粒子による浸食によってのみ達成することができる。
【００２９】
境界および混合型潤滑レジームにおいて、凹凸接触のため、ナノ粒子により表面を調整する機構は、一般的な研磨およびラッピングプロセスのものと類似している。しかし差は、より小さな直径サイズのナノ粒子に起因する、はるかに小さな材料除去率である。
【００３０】
【表１】
2014516102.tif 000002
【００３１】
提案された手法は、ベースオイルがエンジン油またはトランスミッションオイルのいずれかであるナノ潤滑剤を作り出すことである。ベースオイルは、平均粒径が数から数十ナノメートルである硬質材料のナノ粒子により改質される。費用を最小限にし、高速摩滅を防止するため、選択されたナノ粒子濃度は０．１〜５重量％である。高いアスペクト比および鋭利なコーナを有するナノ粒子が、研磨作用にとって好ましい。しかし、球状ナノ粒子などの他の形状を使用することもできる。ナノ粒子材料は、ダイヤモンド、炭化ホウ素、炭化ケイ素、酸化アルミニウム、酸化ジルコニウムおよび酸化ケイ素を含む。これらの例示的な組成物の硬度を表２に示す。
【００３２】
【表２】
2014516102.tif 000003
【００３３】
一般に、それが接触している表面の算術平均粗さの半分未満である硬質ナノ粒子の直径を有することが望ましい。ナノ粒子が球状でない場合、それが接触している表面の算術平均粗さの半分未満である特徴的な長さを有することが一般に望ましい。例えば、一つの形態において、ナノ粒子の直径は３５ｎｍである。上記に記載されたサイズは、表面に過剰な摩耗を引き起こすこととは対照的に、ナノ粒子が表面を経時的にゆっくりと研磨することを可能にする。
【００３４】
ナノ粒子は、表面を研磨して、ナノ潤滑剤の膜厚と表面の合成粗さとの比を増大することもできる。上記に示されているように、平均粗さが減少すると、ナノ潤滑剤の特性を必ずしも変えることなく比が増大する。
【００３５】
一つの形態において、ナノ潤滑剤は、一般にグリースまたは油などの基礎潤滑剤を含む。ベースオイルは、多様な周知のベースオイルを含むことができる。例えば、潤滑油は、有機油、石油蒸留物、合成石油蒸留物、植物油、グリース、ゲル、油溶性ポリマーおよびこれらの組み合わせを含むことができる。潤滑剤は多種多様な粘度を有する。例えば、潤滑剤が油である場合、粘度は約１０から３００センチストークの範囲でありうる。別の形態において、潤滑剤は約２００から５００センチストークの粘度を有するグリースである。
【００３６】
ナノ潤滑剤は、上記に記載された硬質で表面を調整するナノ粒子以外に他のナノ粒子を含むこともできる。例えば、ナノ潤滑剤は摩擦または剪断を改質する成分を含むことができる。この成分は、凹凸接触レベルで容易な剪断をもたらす層状分子構造の固体潤滑剤でありうる。例えば、摩擦摩耗を改質する（ＦＷＭ）成分は、二硫化モリブデン（ＭｏＳ２）、二硫化タングステン（ＷＳ２）、六方晶窒化ホウ素（ｈＢＮ）、グラファイトまたは特に高温での優れた固体潤滑特性が十分に確立されている、層状構造を有する他の材料でありうる。
【００３７】
ナノ潤滑剤中の摩擦を改質する成分の濃度を望ましいように変えることができる。例えば、一つの形態において、ＦＷＭ成分の濃度は、費用を最小限にするためであり、同時に有意な摩耗改善をもたらすために０．１〜５重量％である。しかし、濃度を望ましいように増加することができる。
【００３８】
一般に、摩擦を改質する１０〜１００ナノメートルの平均サイズを有するナノ粒子を使用することができ、一般に、接触される表面の粗さにより決定される。ＦＷＭナノ粒子のアスペクト比は、球状のものであり、フレーク様粒子では１０００の高さである。
【００３９】
他のナノ粒子もナノ潤滑剤に含まれると考慮される。例えば、熱伝導率を改質するナノ粒子をナノ潤滑剤に含めて、ベースオイル熱伝導率に対して熱伝導率を増加することができる。異なる機能性を有する他の適切なナノ粒子も含まれうることが、理解されるべきである。
【００４０】
ナノ潤滑剤は、その上または代替的に、ハイブリッドナノ粒子を含むことができる。異なる材料および特性の多数のナノ粒子成分を含有するものなどのハイブリッドナノ潤滑剤を作り出して、多様な生成物における使用のために単一多成分ナノ粒子を提供することができる。そのような手法は、ナノ潤滑剤の製造を容易にすることができ、得られた生成物における材料の分散を改善することができる。
【００４１】
上記に示されたように、ハイブリッドナノ粒子は、２つ以上の異なるナノ粒子成分を含有することができる。換言すると、ナノ粒子成分の２つ以上の異なる種類、形態、組成物などがハイブリッドナノ粒子に含まれうる。多数の成分を、ナノ粒子成分のうちの１つの少なくとも一部が第２のナノ粒子成分と化学的に結合する、そうでなければ絡み合うように組み合わせたハイブリッドナノ粒子に中に組み込むことができる。例えば、ナノ粒子成分のうちの１つが別のナノ粒子成分を少なくとも部分的に被覆する、または完全に被覆することができる。別の例では、ナノ粒子成分のうちの１つが別のナノ粒子成分と別の方法で化学的に結合する、または絡み合うことができる。
【００４２】
ハイブリッドナノ粒子に使用されるナノ粒子成分の異なる種類、形態、組成物などに応じて、ハイブリッドナノ粒子がそれぞれのナノ粒子成分の機能的特長を有することができるように機能化されると考慮することができる。例えば、ハイブリッドナノ粒子は、表面を調整する成分および摩擦または剪断を改質する成分から構成されうる。得られたナノ潤滑剤の沈降を有さない貯蔵寿命、色および費用が含まれるが、これらに限定されないナノ粒子成分の他の機能性も考慮される。
【００４３】
例えば、図２に示されているように、表面を調整するナノ粒子（ＳＣＮ）は、二硫化モリブデン、グラファイト、窒化ホウ素などの低剪断力を有する他のナノ粒子の部分被覆（または完全被覆もしくはシェル）として使用される。この配置では、コアは低剪断力に起因して摩擦を低下させることができ、一方、表面を調整するナノ粒子から作製される部分シェル、これはナノ研磨を提供する。あるいは、表面を調整するナノ粒子は、ハイブリッドナノ粒子のコアを形成することができ、剪断を改質するナノ粒子は完全または部分シェルを形成することができる。
【００４４】
ハイブリッドナノ粒子は、多数の異なる方法で製造することができる。例えば、ナノ粒子成分を、機械式ボールミル粉砕、液体中のアーク放電、溶液中の酸化還元反応、化学蒸着などが含まれるが、これらに限定されないようなプロセスにおいて組み合わせることができる。方法は、異なるナノ粒子成分および特性に適応するために必要に応じて変更することができる。
【００４５】
上記に示されたように、得られたハイブリッドナノ粒子は、第１のナノ粒子成分を第２のナノ粒子成分に組み込むことを含むことができる。そのような組み込みは、絡み合い、被覆、部分被覆などを含むことができる。
【００４６】
ナノ潤滑剤は、望ましい場合、他の成分を含むこともできる。例えば、潤滑剤成分およびハイブリッドナノ粒子に加えて、ナノ潤滑剤は界面活性剤を含むこともできる。一つの形態において、油に分散する前に、全てのハイブリッドナノ粒子の表面は、ナノ流体の全体的な仕様に応じて適切な頭基のサイズおよび尾の長さを有する界面活性剤で被覆される。あるいは、界面活性剤をハイブリッドナノ粒子と別にナノ潤滑剤に加えることができる。界面活性剤は、オレイン酸、ジアルキルジチオホスフェート（ＤＤＰ）、リン酸およびカノーラ油を含むことができるが、これらに限定されない。
【００４７】
一つの形態において、油に分散する前に、全ての硬質ナノ粒子の表面は、ナノ流体の全体的な仕様に応じて適切な頭基のサイズおよび尾の長さを有する界面活性剤により、分散安定性および長期貯蔵寿命のために被覆される。あるいは、界面活性剤を硬質ナノ粒子の添加の前に油に加えることができる。
【実施例】
【００４８】
（実施例１）
実施例１を調製して、表面を調整するナノ粒子を含有する油の使用に対してそのようなナノ粒子を有さない油の使用による摩耗を比較した。各試料は１０Ｗ３０エンジン油を含んだ。試料Ａは、平均サイズが３〜５ｎｍの１重量％のダイヤモンドナノ粒子からなるナノ潤滑剤（分散体）を有する１０Ｗ３０エンジン油を含んだ。対照は、ナノ潤滑剤を有さない１０Ｗ３０エンジン油で調製した。
【００４９】
試料Ａおよび対照を、ＩＰ−３００基準を伴う四球試験機による転がり接触疲れ（ＲＣＦ）試験の実施に使用した。回転速度および垂直負荷などの試験条件は、ＩＰ−３００基準と異なったので、膜厚比ラムダをおよそ２に設定した。試験を２５０，０００サイクルで実施した。球は、およそ２５ｎｍの平均表面粗さを有するＡＩＳＩ  ５２１００鋼鉄製のものであった。
【００５０】
本発明者たちは、表面を調整するナノ潤滑剤を使用したとき、上側球の接触跡の表面が、図３に示されているように、平滑であり、表面ピッチングがなかったことを観察した。ナノ潤滑剤を有さない純粋な１０Ｗ３０エンジン油を使用したとき、上側球の表面は、図４に示されている丸で囲まれた領域にピッチングおよび粗い移動膜を示す。
【００５１】
（実施例２）
実施例２を調製して、他の試料の接触応力および傷跡の直径を比較した。実施例２では、１０Ｗ３０エンジン油を有する対照を使用し、これを、基剤として１０Ｗ３０エンジン油を有し、平均粒径が３〜５ｎｍの０．５重量％のダイヤモンドナノ粒子を有する試料Ｂと比較した。
【００５２】
実施例２では、対照ベースオイルおよび表面を調整するナノ潤滑剤を含有する試料Ｂの極圧（ＥＰ）試験を、四球試験機を使用してＡＳＴＭ  Ｄ２８７３に従って実施した。球試験体は、表面粗さが２５ｎｍのＡＩＳＩ  ５２１００鋼鉄であった。
【００５３】
ナノ潤滑剤を含有する試料Ｂは、純粋な１０Ｗ３０ベースオイルを有する対照と比較して、特に高い接触応力下で摩擦学的な改善を生じた。例えば、図５に示されているように、表面を調整するナノ潤滑剤の使用は、より小さな摩耗傷跡直径をもたらした。結果を下記の表３にも示す。プロットにおいて、ヘルツ線は、摩耗のない球の理想的な弾性変形に基づいた接触領域の直径を表す。
【００５４】
【表３】
2014516102.tif 000004
【００５５】
したがって、上記に概説されたようにナノ粒子を含有する潤滑剤は、減少した摩耗を伴う強化された性能を示した。
【００５６】
前述の記載および添付の図面に記載された事項は、説明のためだけに提供され、制限のために提供されていない。特定の実施態様が示され記載されてきたが、変更および修正を出願者の寄与のより広義な態様から逸脱することなく行えることが、当業者には明白である。追求される保護の実際の範囲は、従来技術に基づいた正確な視点から見たとき、以下の特許請求の範囲に定義されることが意図される。
【図１】
2014516102.tif 000005
【図２】
2014516102.tif 000006
【図５】
2014516102.tif 000007
【図３】
2014516102.tif 000008
【図４】
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【国際調査報告】
2014516102.tif 000010
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