纳米润滑
纳米润滑剂工作原理是什么
纳米润滑剂工作原理是什么
纳米润滑剂是一种由纳米颗粒所构成的润滑材料，其工作原理主要基于纳米颗粒的特殊性质以及其对摩擦和磨损的影响。
具体来说，纳米润滑剂的工作原理包括以下几个方面：
1. 减少摩擦力：纳米颗粒在两个被润滑界面之间形成一层润滑薄膜，能够填充和平滑表面凹陷，并且具有较低的表面能，从而减少摩擦力，使得两个界面之间的相对运动更加顺畅。
2. 抑制磨损：纳米颗粒能够在润滑界面形成一种保护膜，该膜能够抵抗外界的压力和磨损力，从而减少表面的磨损和疲劳。
此外，纳米颗粒还可以填充微观裂纹和磨损表面的凹坑，进一步降低磨损程度。
3. 提高润滑性能：纳米颗粒具有极小的尺寸和高比表面积，能够在界面形成较大的有效面积，并且在润滑过程中释放出包括润滑剂、抗氧剂、抗腐蚀剂等有机物质，从而提高润滑剂的润滑性能和稳定性。
总的来说，纳米润滑剂通过利用纳米颗粒的特殊性质，形成一种能够填补、平滑和保护润滑界面的润滑薄膜，从而减少摩擦力、抑制磨损和提高润滑性能。
这使得纳米润滑剂在各种应用领域中具有广泛的应用前景。
按照用途可分为纳米润滑剂
按照用途可分为纳米润滑剂
纳米润滑剂是一种具有纳米尺度颗粒的润滑剂，通过在摩擦表面产生一层润滑膜，减少摩擦和磨损。
根据其用途，可以分为以下几类纳米润滑剂。
1. 机械设备润滑剂：纳米润滑剂可以应用于各种机械设备的摩擦部位，如轴承、齿轮、滚珠等。
纳米颗粒可以填充摩擦表面微小的凹陷，形成一层润滑膜，减少摩擦损耗和磨损。
纳米润滑剂还可以降低噪声和振动，提高机械设备的运行效率和使用寿命。
2. 汽车润滑剂：纳米润滑剂在汽车润滑油中的应用已经成为一个研究热点。
纳米润滑颗粒可以填充引擎内部摩擦表面的微小凹陷，形成一层保护膜，减少摩擦损耗和磨损。
纳米润滑剂还可以提高发动机的燃油经济性，降低尾气排放。
3. 电气设备润滑剂：电气设备的工作频率越来越高，摩擦和磨损也越来越严重。
纳米润滑剂可以在电气设备的接触表面形成一层纳米润滑膜，减少摩擦和磨损，降低能量消耗，并提高设备的可靠性和使用寿命。
4. 润滑脂：纳米润滑剂也可以应用于润滑脂中，形成具有纳米结构的润滑膜，提高润滑脂的润滑性能。
纳米润滑剂可以填充润滑脂中的微孔和微孔洞，减少摩擦损耗和磨损，并提高润滑脂的使用寿命。
5. 金属加工液：纳米润滑剂可以添加到金属加工液中，形成纳米颗粒在金属表
面形成一层润滑膜，减少金属加工过程中的摩擦和磨损。
纳米润滑剂还可以提高金属表面的加工质量和加工速度。
总之，纳米润滑剂具有广泛的应用前景。
通过在摩擦表面形成一层纳米润滑膜，它可以减少摩擦损耗和磨损，提高机械设备、汽车、电气设备、润滑脂和金属加工液的使用性能和寿命。
随着纳米技术的不断进步和应用的推广，纳米润滑剂将在各个领域得到更广泛的应用。
常用润滑脂分类
常用润滑脂分类常用润滑脂是一种用于减少摩擦和磨损的润滑剂，广泛应用于各个领域。
根据其不同的特性和用途，常用润滑脂可以分为以下几类：1. 钙基润滑脂：钙基润滑脂是一种多用途的润滑脂，具有良好的抗水性和耐高温性能。
它通常用于重负荷和高温条件下的摩擦部位，如轴承和齿轮。
2. 铝基润滑脂：铝基润滑脂具有优异的高温稳定性和极压性能，适用于高速旋转设备的润滑和密封。
3. 锂基润滑脂：锂基润滑脂是一种常用的通用润滑脂，适用于各种机械设备和车辆的摩擦部位。
它具有良好的机械稳定性和耐水性能。
4. 纳米润滑脂：纳米润滑脂是一种新型的润滑脂，其中添加了纳米材料，如纳米二氧化硅。
它具有良好的润滑性能和耐磨性能，可用于高速旋转设备和精密机械的摩擦部位。
5. 高温润滑脂：高温润滑脂是一种专门用于高温环境下的润滑脂，具有良好的耐高温性能和抗氧化性能。
它适用于高温热处理设备和高温摩擦部位。
6. 导热润滑脂：导热润滑脂是一种具有良好导热性能的润滑脂，适用于需要散热的电子元器件和高功率设备的润滑。
7. 食品级润滑脂：食品级润滑脂是一种专门用于食品加工设备的润滑脂，具有无毒、无味和耐高温的特点，符合食品卫生要求。
8. 低温润滑脂：低温润滑脂是一种专门用于低温环境下的润滑脂，具有良好的低温流动性和耐寒性能。
它适用于低温冷冻设备和极寒地区的机械设备。
除了以上几类常用润滑脂外，还有一些特殊润滑脂，如氟润滑脂、硅油润滑脂等，它们在特定的应用领域具有独特的性能和优势。
无论是哪种类型的润滑脂，选择合适的润滑脂对于设备的正常运行和寿命具有重要意义。
因此，在选择润滑脂时，需要考虑设备的工作条件、温度范围、负荷要求等因素，并遵循制造商的建议和要求。
纳米润滑的研究与应用
小 于相 同条 件下Ｌ Ｐ的 摩擦 系数 ， 载荷 为５Ｎ、２Ｎ、 ０ １５
２０ ０ Ｎ时的摩擦系数同Ｌ Ｐ相 比分别降低了２ ． ， ３８
４ ． 和１ ． ，Ｐ与纳 米铜 添加 剂润 滑下铝 试 块 ４５ １Ｏ Ｌ
维普资讯
２０ 年第 １ 期 ０７ ２
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纳 米 润 滑 的研 究 与 应 用
林 森 杨 眉 ， 照峰 李 春 福 刘 永 刚 ， 腾 ， ，
（． １西南石油大学研 究生院， 成都 新都 ６ ０ ０ ￣． １ ５ ０ ２大港 油田中成 机械公司）
磨 损率均 随载 荷增 加 而增大 。 在 同一载 荷下 ， 米 但 纳
学活性等特性 ， 因而备受 国内外学者 的关注。近年
来 ， 其 应用 于 摩 擦 学 领 域 ， 现 某 些 纳 米 颗粒 分 将 发
散 于 润滑 油 后 ， 以 明显 的提 高 润 滑 油 的抗 磨 减 摩 可 性 能 ， 具有 传 统润 滑 油 添 加剂 不 可 比拟 的优 良性 并
等 人在钢—— 铝摩擦副在液体石腊 （ Ｐ 和含纳米 Ｌ）
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０ ２ 有 最 好 的摩 擦 特性 。在 不 同载 荷 中 ， 荷 为 ，５ 载
２Ｎ 时， ０ 纳米铜 添加剂的摩擦系数略大于相 同条件
下 的 Ｌ 说 明 纳 米铜 添 加 剂没 有 起 到 减 摩 作用 ； Ｐ， 随
２ 纳米润滑添加剂研究
２ １ 无机 单 质纳 米微 粒的摩 擦 学性 能 ．
纳米级固体润滑剂的研制和摩擦学性能研究
纳米级固体润滑剂的研制和摩擦学性能研究纳米级固体润滑剂由于其特殊的物理和化学性质而日益受到广泛的重视，并且发展迅速。
目前人们兴趣主要集中在聚集法制备纳米微粒，但因其工艺较复杂、操作精细、成本高而工业化生产较困难。
而工业上广泛应用的机械粉碎法虽具有工艺简单、制备效率高、可大批量生产的优点，但难以达到纳米级，最细也只能达到微米级，目前尚未见有关采用此法制备出纳米级微粒的报道。
在采用机械粉碎法粉碎物料时，可能在物料被粉碎的同时，由于物料表面能的增加，颗粒之间会重新聚集，随着粉碎的进行，颗粒之间的聚集速度增大，当颗粒的被粉碎速度与颗粒之间的聚集速度相等时，粉碎与聚集就达到动态平衡，此时，物料就不能被粉碎得更细，因此本研究认为如果能在加强粉碎以提高物料的被粉碎速度的同时采用“外壳”结构加强颗粒之间的分散以大大降低颗粒之间的聚集速度，物料就可以被粉碎得更细，以致于达到纳米级。
为此，本研究结合粉碎理论和胶体化学理论，在普通机械粉碎法的基础上，设计和制造了强化粉碎以提高粉碎速度和强化分散以降低聚集速度一体化的纳米球磨机，作为生产模拟设备，以此制出三种纳米级固体润滑剂，并对它们和辉煌公司的纳米级氟化石墨进行摩擦学特性的考察及综合对比、分析其摩擦作用机理。
本论文选用工业上常用的固体润滑剂MoS<sub>2</sub>、PTFE和滑石粉作为主要原料，通过本文所设计和制造的纳米球磨机进行了一系列的制备试验，通过扫描电镜和透射电镜对原料和所制备的样品的形貌和粒径进行分析，研究纳米球磨机的制备工艺参数，得出1999年上海人学博士学位论文较佳工艺参数为:转速为2 800r/l币n、粉磨时间为12h、钢球直径为Zmm、油体积比为40%、钢球填充率为35%.在纳米球磨机较佳工艺的基础上考察了油相粘度、原料添加量和各种表面活性剂对制备纳米级固体润滑剂的影响.发现较低的油相粘度、较低的原料添加量和对应各种材料而较佳的分散剂相配合可制备出纳米级微粒.其中分散剂T154和石油磺酸钡复配时，可制备出平均粒径为40nm，最小粒径为10nm 的纳米级MoSZ;分散剂T154和氯化石蜡复配后，可制备出平均粒径为20nm，最小粒径为10nm的PTFE;分散剂T154和T306复配后所制备的纳米级滑石粉的平均粒径约为1 ZOnm，最小粒径为40nm.且它们的粒径均匀、分散度好.此外由于柔韧性的PTFE粉碎困难，本研究特别对PTFE进行了粉磨前Co60辐射的预处理，发现未经辐射或辐射剂量不够的PTFE都不能被制备成纳米级微粒，其辐射剂量为ZooK的PTFE可被制备成粒径为20nm左右的纳米级微粒.辐射前后其粒径虽无变化，但其分子骨架已被“松化”.而r射线与目前较先进的超低温冷冻法相比，具有工艺简单、效率高、成本低的优点，故更适于工业化生产.采用IR验证了所制备的纳米级微粒具有物理吸附了分散剂的“核壳”结构.三种纳米级固体润滑剂的结果证实了通过强化粉磨以提高粉碎速度的同时也必须采用分散剂强化分散以大大降低细颗粒聚集速度，这样才可以制备出纳米级微粒.这可能是机械法制备纳米材料的必要途径. 在四球试验机上对本研究所制备的三种纳米级固体润滑剂及氟化石墨进行了钢一钢点摩擦条件下的减摩抗磨性能、承载能力及采用介人法对铜一钢点摩擦的减摩、抗磨性能和钢一钢、铜-钢面摩擦减摩性能的详细考察并与其他常用添加剂作了对比和复配试验，结果表明:除在铜一钢摩擦条件下的纳米级Mos:抗磨性反而变差外，四种纳米级固体润滑剂均有优越的减摩性能、纳米级固体润滑剂的研制和磨擦学性能研究良好的抗磨性能.纳米级氟化石墨的承载能力较好，其他三种纳米级固体润滑剂的承载能力均较差.但其他常用的添加剂与纳米级氟化石墨复配后在油相表层产生胶状凝块，影响应用.而纳米级PTFE、Mos:和滑石粉同上述其他添加剂的配伍性能良好，其中T301与它们复配后均有增效性本文采用了俄歇电子能谱（AES）等分析仪对摩擦后的表面膜进行了分析，发现纳米级MosZ在摩擦面形成了沉积膜和化学反应膜（FeS或CuZS等，其中FeS对润滑有利，而CuZS对润滑不利），而纳米级PTFE、滑石粉和氟化石墨仅在摩擦表面形成物理沉积膜，主要靠层状结构起减摩抗磨作用. 本文根据上述结果从中优选了最佳配方进行蜗轮蜗杆台架试验，发现纳米级PTFE稍优于纳米级滑石粉，传动效率较高、磨损均较小，同时也发现纳米级MoS:有异常磨损，传动效率不高.通过能谱分析认为MoS:在铜摩擦面上形成的硬脆的CuZS是造成摩擦磨损增大的原因，因此认为纳米级MoS:不适宜作如蜗轮蜗杆之类的铜一钢摩擦副的润滑添加剂，这与某些报道结论相反.而滑石粉虽较PTFE稍差，但尚是一种价廉的、性能良好的减摩抗磨节能剂，特别适合用于低价的蜗轮蜗杆油脂. 本文所研制的纳米级PTFE、滑石粉等化学稳定性优良，在目前铜一钢摩擦润滑添加剂品种较少的情况下，为将来进一步研制各种稳定的减摩抗磨节能的润滑油脂产品提供了应用可行性的基础理论数据，同时又为摩擦学中纳米材料的制备和润滑增添了一些新的基础性数据、方法和观点.。
纳米材料在油田化学中的应用
纳米材料在油田化学中的应用纳米材料在油田化学中的应用1. 纳米溶胶在增油中的应用•纳米溶胶是一种稳定的纳米颗粒悬浮液，可用于增加油井的驱替效率。
•纳米溶胶能够渗透进油层孔隙中，提高油井后续驱替的效果，降低油层渗透率等问题。
•纳米溶胶还能够降低油井表皮效应，改善油井生产规律。
2. 纳米催化剂在炼油中的应用•纳米催化剂具有大比表面积和活性位点多的特点，可以提高炼油过程中的反应效率。
•纳米催化剂能够降低炼油过程中的温度、压力等条件要求，减少能耗和环境污染。
•纳米催化剂还能够提高炼油产品的选择性和收率，并延长催化剂的使用寿命。
3. 纳米润滑剂在井下作业中的应用•纳米润滑剂能够减少井下设备的摩擦和磨损，提高井下作业的效率和安全性。
•纳米润滑剂具有尺度效应，能够适应井下复杂环境和高温高压条件。
•纳米润滑剂还能够降低井下作业中的能耗和维护成本，延长设备使用寿命。
4. 纳米封堵剂在油井防漏中的应用•纳米封堵剂能够渗透进漏失通道或裂缝中，形成封堵屏障，防止油井漏失。
•纳米封堵剂具有高强度和抗高温、抗压性能，能够适应油井复杂的地质条件。
•纳米封堵剂还能够快速固化形成封堵体系，提高油井安全性和环境保护。
5. 纳米阻垢剂在防垢中的应用•纳米阻垢剂能够与水中的垢结合并抑制结垢的生成，保持油井设备的正常运行。
•纳米阻垢剂具有高效阻垢、良好分散性和低毒性的特点，对环境无污染。
•纳米阻垢剂还能够延长设备的使用寿命，降低防垢维护成本。
以上是纳米材料在油田化学中的一些主要应用。
随着纳米技术的不断发展，纳米材料在油田化学中的应用前景将更加广阔，为油田开发和炼油工艺提供了新的可能性。
纳米颗粒及其在润滑油脂中的应用
纳米颗粒及其在润滑油脂中的应用
纳米颗粒是一类尺寸很小的颗粒，其尺寸介于1-100纳米之间，通常比原有材料更加有效、强度更大、表面更复杂。
纳米技术可以解决很多社会问题，其中最突出的应用可以在润滑油脂上体现出来。
纳米技术应用在润滑油脂中的最大好处在于它可以有效保护和改善机械零件的性能。
纳米颗粒可以帮助制造出更为流畅的润滑油脂，减少机械零件的磨损，使润滑油脂的持久性有质的提升。
另外，当润滑油脂接触机械零件时，纳米颗粒将能够被机械零件吸积，形成一层保护膜，有助于提高零件的耐磨性。
这一特性使得润滑油脂更加耐用，延长机械零件的使用寿命以及减少其维修次数。
此外，纳米技术在润滑油脂中的作用不仅仅限于提高机械零件性能，它还可以有效防止油氧老化。
纳米技术可以增强润滑油脂在慢性受力下的阻燃性，有助于降低油氧衍生物污染的形成。
综上所述，纳米技术在润滑油脂中的应用已成为一种行之有效的解决方案。
它能够有效地衔接机械零件，提高其性能，并能够防止油氧老化等问题，为机械系统的运行提供了强有力的支持。
不仅如此，纳米技术还能够提高润滑油脂的可重复使用性，降低维护成本和维修次数。
纳米润滑技术
纳米润滑技术
纳米润滑技术是一种利用纳米粒子来改善润滑效果的技术。
纳米润滑技术可以用于多种工业领域，例如汽车制造、机床加工、航空航天、电子设备等。
通过加入纳米粒子到润滑剂中，可以提高润滑剂的黏度、减少摩擦系数和热损失，从而提高机械设备的效率和寿命。
此外，纳米润滑技术还可以降低对环境的污染，提高能源利用效率。
虽然纳米润滑技术具有许多潜在的优势，但是目前在应用方面还存在许多挑战，例如纳米粒子的固定和分散、纳米粒子的毒性和环境安全等问题。
在未来，纳米润滑技术将继续得到广泛的研究和应用，为工业发展和环境保护做出重要贡献。
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纳米润滑
一基本知识介绍
纳米润滑是在原子、分子尺度研究相对转动界面上的摩擦磨损与润滑行为，而揭示微观摩擦磨损机理，设计与制备出纳米尺度上的润滑剂及摩耐磨材料的学科。
它是随着纳米科学与技术的发展而派出来的，是90年代以来摩擦学研究领域最活跃的，也是材料科学与摩擦学交叉领域最前沿的内容。
它产生的推动力来源于高技术发展的需求，同时近代测试技术的不断出现也推动了纳米摩擦学的发展。
高技术中的诸多摩擦学问题都对其抗磨、防擦及润滑提出更高的要求【1】。
但是无机纳米粒子油溶性差, 一般是靠分散剂的作用或借助强力搅拌、超声分散将纳米粒子分散在基础油中。
但是由于纳米粒子粒度小, 表面能高, 粒子之间容易发生团聚, 纳米材料在润滑油中的分散和稳定成为限制其在润滑油添加剂中应用的主要问题之一【2】。
选择表面修饰剂不仅要考虑其油溶分散性、稳定性, 还要考虑表面活性剂解吸后在油中要有良好的摩擦学性能。
目前采用的表面修饰剂主要有: 二烷基二硫代磷酸(DDP)、烷基磷酸醋、硬脂酸、油酸、EHA、含N 有机化合物等【3】。
二纳米润滑添加剂的研究进展
同常规材料相比，纳米材料是一种低维材料。
由于材料的超细化，其表面层原子占有很大的比重，所以纳米材料实际上是晶粒中原子的长程有序排列与无序界面成分的组合。
将纳米材料应用于润滑体系，是一个全新的研究领域。
目前，被用作润滑油添加剂加以研究的纳米微粒主要有纳米单质、纳米氧化物、纳米氢氧化物、纳米硫化物、纳米稀土化合物以及聚合物纳米微粒等。
其中低熔点金属，例如锡、铟、铋及其合金等，是常用的膜润滑材料和防护材料。
这类金属的纳米微粒作为润滑油添加剂有望显著改善润滑油的摩擦学性能。
铋纳米微粒添加剂的研究表明，铋是“环境友好”的、与S、P、Cl 等元素有良好协同性的、唯一可以取代铅的重金属元素。
但是，目前这类金属的纳米微粒通常是由化学法来制备的。
例如锡和铟纳米微粒常常通过相应的金属有机化合物热分解来制备，铋纳米微粒是还原法来合成的，这些方法仅适宜于实验室研究。
对于这类金属及其合金纳米微粒，可以采用直接分散的方法进行制备。
这种方法的特点是使用单一的试剂（金属单质或合金），并且金属单质的成本远远低于其相应的金属盐、金属有机化合物, 因此这种方法有获得工业化的可能【4】。
三可行性和现实意义
锡、铟、铋及其合金的熔点都低于300℃，许多有机溶剂的沸点都高于这一温度，并能长时间保持稳定，因此便于找到合适的反应介质。
直接分散法制备锡、铟和铋纳米微粒及其摩擦学性能纳米微粒由于具有特殊的物理化学性能和较小的粒子尺寸在摩擦领域中倍受关注, 而将纳米微粒用作润滑油添加剂是近年来润滑领域中的一个研究热点【5】。
研究表明纳米微粒由于自身组成和结构上的特点，具有不同于传统有机润滑添加剂的润滑特性。
具体表现在以下三个方面：（1）纳米微粒多为球形，它们在摩擦对偶面间可能起一种类似“球轴承”的作用，从而有效提高润滑油的摩擦学性能；（2）在重载荷和高温下，摩擦对偶面间的纳米微粒可能被压平，形成一滑动系，从而降低摩擦和磨损；(3) 纳米微粒可以填充在工件表面的微坑和损伤部位，有可能实现摩擦表面的原位修复。
金属纳米微粒润滑剂兼有纳米微粒上述三种机制的联合作用，被认为最有可能成为新一代的润滑添加剂【6】。
四举例---锡纳米微粒润滑剂的制备和表征及其摩擦学性能
锡纳米微粒的形成机理分析：
根据以上的分析，可以看出锡纳米微粒形成过程主要涉及到以下几个方面：锡液滴在剪切力作用下的分散和再分散、锡液滴表面的氧化钝化以及液滴表面吸附溶剂分子等。
锡纳米微粒可能是通过以下的机制形成的：首先较大的金属液滴在剪切力的作用下被分散成较小的滴，这是一个动力学不稳定过程。
在这个分散过程中体系总的界面能是增加的，这些小液滴倾向于团聚成大的液滴以降低体系总的表面能，所以单一的剪切作用并不能完成金属液滴的超细化。
另一方面，金属液滴的新生表面具有很高的活性，易与介质中的氧发生反应形成氧化物壳层。
一旦液滴表面形成了氧化物壳层，氧化物壳层将有效地阻止液滴间的熔合；同时，氧化物层能够有效地吸附溶剂分子，在液滴表面形成有机分子包覆层，这个有机包覆层将大大提高金属液滴在溶剂中的稳定性。
其次，在氧化物层的存在下，金属液滴被进一步分散成更小的液滴，最终形成纳米量级的金属液滴。
最后，通过降低体系的温度，这些小液滴就转变成金属纳米微粒。
锡纳米微粒的摩擦学性能
以上给出了摩擦系数与添加浓度的关系曲线, 固定载荷300 N。
一般认为纳米微粒的添加对系统减摩性能产生两种相反的效应: 一方面, 纳米微粒在摩擦表面能够有效的滚动从而降低摩擦系数; 另一方面纳米微粒的加入破坏了摩擦表面润滑油膜的完整性, 引起油膜局部扰动, 使摩擦系数增大。
纳米微粒的减摩效果主要取决于这两种效应的加和, 当滚动效果占优势时, 表现为摩擦系数减小, 否则, 摩擦系数增大。
从图上可以看出, 摩擦系数对添加浓度的变化非常敏感。
在锡纳米微粒添加量为0.25%-1%时, 纳米微粒呈现出良好的减摩性能。
减摩抗磨机理分析【7-8】：
其作用机理可归纳如下: ①纳米微粒大多为球状, 能起到类似“球轴承”的作用, 从而提高润滑性能; ②在重载或高温条件下, 两摩擦表面间的球形颗粒压扁, 形成金属- 金属滑动系, 从而具有优异的极压和抗磨性能; ③纳米微粒可以填充摩擦表面的微坑和损伤部位, 起到自修复作用; ④渗透和摩擦化学反应膜机制, 纳米颗粒吸附摩擦表面形成物理吸附膜, 在摩擦过程中通过扩散、渗透作用在金属表面形成具有良好摩擦学性能的渗透层和扩散层, 纳米微粒中元素渗透到金属表面或亚表面与基体组分形成固溶体, 同时纳米微粒也可以在摩擦表面上发生化学反应。
生成耐磨的化学反应膜; ⑤超光滑表面作用机制, 硬制纳米微粒添加到润滑油中的作磨光材料的精密抛光; ⑥复合纳米添加剂协同作用。
前瞻：这不仅是一种简单使用的方法，而且进一步研究发现这还是一种普适的方法对于锡、铟、铋及其合金都可用这种方法，如有兴趣有兴趣参看文献【9-11】.
参考文献
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