图 1-1 构成离子液体主要的阳离子与阴离子

1。1。2 制备离子液体的两步合成法

两步合成法是研究人员用来制备离子液体最普遍的方法，文献报道中的离子液体 基本都是通过这种方法制备得来的。这种方法的第一步是我们需要运用季铵化反应来 合成出卤盐，其中含有所需要的阳离子。第二步是往里面加入强酸与它反应或者也可 以通过置换反应，把卤素元素离子用所需阴离子置换出来，从而制得了目标离子液体 (图 1-2)。

在合成离子液体的常规方法中，甲苯、苯等有机溶剂的使用容易造成二次污染。 不仅如此，将加入甲苯作溶剂与在无溶剂条件下反应相比较，反应速率及产率变化极 小，由此说明，溶剂对于合成此类离子液体基本没有影响，所以可以采用无溶剂反应 来改进合成方法。在反应的第二步把溶剂换成水，来完成阴离子的交换，整个过程减少了杂质离子的存在，产物纯度得到提高，而且反应过程也变得更加“绿色”[4]。近年 来，合成离子液体的方法也有所突破，比如说，将微波和超声波技术用来辅助合成离 子液体成为了一项研究热点[5-6]。

图 1-2 两步法合成离子液体

1。2 摩擦性能

1。2。1 摩擦学的发展状况

在 20 世纪 60 年代中期，摩擦学一词在《Jost 报告》中被首次提出[7]。简而言之， 摩擦学就是一门用来研究相互接触、运动表面之间摩擦、润滑和磨损的科学[8]。 Leonardo da Vinci 在 15 世纪第一个对固体表面摩擦提出科学的判断，也由此开启了 世人对摩擦学现象的研究。到了 18 世纪，Amontons[9]和 Coulomb[10]两人做了大量的 实验，发现了摩擦力在滑动摩擦中的变化规律，归纳总结出了摩擦公式。19 世纪后 期，Reynolds[11]建立了 Reynolds 方程来解释流体动力润滑的特性，为后续的流体润滑 研究提供了理论基础。在 20 世纪之后，随着研究的深入，很多研究者开展的许多工 作都一步步拓展了摩擦学的研究内容，让它在物理化学、材料学、流体力学等学科中 都有所涉及。20 世纪 80 年代以来，纳米摩擦学渐渐兴起，研究从宏观进入微观，标 志着摩擦学的研究迈入了全新的时代。

1。2。2   离子液体在摩擦领域的研究进展

摩擦带来大量损耗，同时也会使各种机器零件失效。如果使用润滑剂，在机器操 作过程中，可以减少对机器的摩擦，减少它受到损害的可能性，延长机器寿命，从而 降低成本。显然，在生产过程中使用高效的润滑剂是必然的。经研究发现，离子液体 是一款性能优良的润滑剂，它液态温度范围宽；通过阴、阳离子调整组合，可以满足 其他物质的溶解要求，溶解能力强；挥发性极低；粘度大；熔点低。有了这些特性，离子液体在润滑剂方面的应用成为热点研究方向[12]。离子液体它自身带着负价电荷， 磨擦时与摩擦副的正价点电荷会结合在一起，从而产生了稳定的中间态，此种中间态， 能保持一定的厚度，且构型有序，能起到减摩抗磨的作用，所以离子液体的摩擦学性 能非常好[13]。也有其他研究者认为，在生成的摩擦副表面上会有双极性结构，润滑膜 就是由它们形成的。在接触面的离子液体在较大外力作用下会分解，阴离子中一些比 较活泼的元素进行摩擦化学反应可以减摩抗磨[14]。接下去还需要更多更深入的研究才 能更好的解释离子液体的润滑机理。当离子液体用作润滑剂时，它的摩擦系数比较小， 但无论是作为润滑剂还是作为添加剂，离子液体没有被广泛的应用，所以它的发展空 间还是挺大的。

1。2。3 纳米摩擦学研究