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(tǒng)油潤滑不同，水基潤滑特性及機理均有待進一步研究和完善。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定論，有待進一步深入研究。

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(tǒng)，并對測量方法(相對光強法)進行了分析、驗證和改進。納米級水基潤滑膜厚摩擦綜合測試系統(tǒng)實現(xiàn)了不同滑滾比下納米級潤滑膜的實時觀測及膜厚的自動精確定位測量、加載及轉(zhuǎn)動的自動控制和調(diào)節(jié)、操作系統(tǒng)的人性化和自動化等功能，該系統(tǒng)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(chǔ)。對含有微量油水的成膜特性的研究結(jié)果表明，即便水中含有極微量的油時(1×10~(-3)vol%)，其成膜能力仍遠高于傳統(tǒng)彈流潤滑理論所預測的純水成膜能力。

本文通過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(xiàn)象的機理進行了分析，并對不同固體表面及供液方式對微量油潤滑的影響進行研究。設(shè)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驗依據(jù)。在對O/W型乳化液成膜特性的研究中，針對具有不同參數(shù)的乳化液進行試驗，結(jié)果表明，乳化液成膜特性與供液方式、運動速度、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(xiàn)乳化液的臨界速度隨乳化液濃度變化發(fā)生變化，結(jié)合對接觸區(qū)附近乳化液液滴行為的觀測，提出二次乳化機理，并建立理論模型進行驗證。

提出乳化液膜厚的下降并非單純由傳統(tǒng)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(qū)附近行為的觀測為乳化液成膜機理的研究提供了實驗基礎(chǔ)。通過大量實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(jié)果也為微量油潤滑的可行性提供了有力的依據(jù)。