传统润滑油中的添加剂多为含硫、磷、氯等物质的烃类化合物,这类添加剂在燃烧的同时会释放出对环境有害的物质。故而,为了达到环境保护、节能减排的目的,人们开始对纳米材料进行深入研究,使纳米摩擦学得到广泛关注。复合纳米添加剂可以通过微粒间的协同作用修复磨损表面,达到减摩耐磨的效果,同时,磨损后的微粒不会对环境产生影响。本文提出了一种软壳-硬芯结构的复合微粒,以实现复合纳米润滑油优异的综合性能。单一的ZnO和石墨烯作为纳米添加剂时都具有优异的分散稳定性能和抗磨性能。ZnO微粒作为骨架可以支撑外层微粒的形成,石墨烯作为柔性软壳可以在脱落后形成二次附着,修复磨损表面,使复合微粒的摩擦方式发生转变。研发的这种软壳-硬芯结构的复合纳米添加剂具有比单一添加剂更好的分散稳定性和减摩抗磨性能。为了实现软壳-硬芯的核壳结构,本文首先用水热合成的方法制备出柱状、片状、花状和棒状四种不同形貌的纳米ZnO微粒,并以这四种形貌的纳米ZnO微粒为核,用表面活性剂PAH制备出核壳结构的ZnO@石墨烯复合纳米微粒。其次,对四种形貌ZnO微粒和核壳结构的ZnO@石墨烯微粒的分散稳定性和摩擦学性能进行探究。通过纳米微粒在润滑油中的沉降情况,获取微粒相对最佳浓度,并评定润滑油在实际应用下的稳定性能。基于纳米润滑油添加剂的摩擦系数和平均磨斑直径的比较,探究ZnO微粒和核壳结构ZnO@石墨烯复合微粒的抗磨性能。通过对润滑油磨损后的磨斑表面形貌和成分分析,揭示ZnO微粒和核壳结构ZnO@石墨烯微粒的减摩抗磨机理。另外,探究温度对ZnO@石墨烯的性能影响,揭示温度条件下ZnO@石墨烯的减磨机理,使复合纳米润滑油在更接近实际服役工况的宽泛温度范围内表现出更为稳定的润滑油综合性能。开发出的核壳结构复合纳米添加剂构成了物理沉积、二次强化和化学反应之间的多元减摩抗磨协同作用润滑油体系,在变速箱齿轮油等复杂工况机械设备中具有潜在的应用前景。