水基潤滑液由于其良好的應用前景被廣泛應用于制造業(yè)、生物潤滑及微型機械等領(lǐng)域。與傳統油潤滑不同，水基潤滑特性及機理均有待進(jìn)一步研究和完善。以水包油(O/W)型乳化液為例，雖然已廣泛應用于金屬加工領(lǐng)域，但對其成膜機理的研究至今尚無(wú)定論，有待進(jìn)一步深入研究。

本文的主要工作之一是研制了適用于水基潤滑研究的測試系統，并對測量方法(相對光強法)進(jìn)行了分析、驗證和改進(jìn)。納米級水基潤滑膜厚摩擦綜合測試系統實(shí)現了不同滑滾比下納米級潤滑膜的實(shí)時(shí)觀(guān)測及膜厚的自動(dòng)精確定位測量、加載及轉動(dòng)的自動(dòng)控制和調節、操作系統的人性化和自動(dòng)化等功能，該系統具有較高的分辨率和測量精度，為水基潤滑特性及機理的研究奠定了基礎。對含有微量油水的成膜特性的研究結果表明，即便水中含有極微量的油時(shí)(1×10~(-3)vol%)，其成膜能力仍遠高于傳統彈流潤滑理論所預測的純水成膜能力。

本文通過(guò)對油水分子在固體界面上競爭行為的分析，利用競爭潤濕的理論，對上述現象的機理進(jìn)行了分析，并對不同固體表面及供液方式對微量油潤滑的影響進(jìn)行研究。設計了微量油潤滑的作用方式，為微量油潤滑的可行性提供了實(shí)驗依據。在對O/W型乳化液成膜特性的研究中，針對具有不同參數的乳化液進(jìn)行試驗，結果表明，乳化液成膜特性與供液方式、運動(dòng)速度、乳化劑濃度及油濃度密切相關(guān)。在對其成膜機理的研究中，以超低濃度乳化液為研究對象，發(fā)現乳化液的臨界速度隨乳化液濃度變化發(fā)生變化，結合對接觸區附近乳化液液滴行為的觀(guān)測，提出二次乳化機理，并建立理論模型進(jìn)行驗證。

提出乳化液膜厚的下降并非單純由傳統理論提出的乏油作用引起，乳化液本體對固體表面油層的二次乳化效應在其成膜中起到了很大作用。對液滴在接觸區附近行為的觀(guān)測為乳化液成膜機理的研究提供了實(shí)驗基礎。通過(guò)大量實(shí)驗和理論研究深入地分析了乳化液的成膜機理。此外，0.0005%濃度乳化液在一定條件下形成高達100nm潤滑膜的結果也為微量油潤滑的可行性提供了有力的依據。