石墨烯摩擦學(xué)性能研究.pdf

1、潤滑是減少磨損、節(jié)約能源、提高工業(yè)生產(chǎn)效率和可靠性的重要措施，在我國大力推進(jìn)節(jié)能減排、建立可持續(xù)發(fā)展型社會的大環(huán)境下，探索和開發(fā)潤滑效果更為優(yōu)良的環(huán)境友好型潤滑劑是十分有必要的。碳的同素異形體普遍具備優(yōu)良的潤滑特性，對環(huán)境無污染，且我國碳資源儲備量大，這也為新型碳類潤滑劑的開發(fā)和應(yīng)用提供了充分的物質(zhì)基礎(chǔ)。自從石墨烯被發(fā)現(xiàn)以來，石墨烯就憑借著優(yōu)良的光學(xué)、電學(xué)、熱學(xué)和力學(xué)等特性很快成為了人們研究的熱點(diǎn)。本文從摩擦學(xué)的角度出發(fā)，深入研究了石墨

2、烯作為潤滑劑的摩擦學(xué)性能，完善了碳類潤滑劑的體系，為石墨烯潤滑劑在工程上的應(yīng)用提供了理論基礎(chǔ)。
　　本文中以固體潤滑劑常見的三種使用形式，研究了石墨烯的摩擦學(xué)性能。首先將石墨烯作為固體潤滑劑加入摩擦副接觸表面，使用HT-1000型高溫摩擦磨損試驗(yàn)機(jī)測試石墨烯在不同載荷、滑動速度和溫度下的摩擦學(xué)性能，應(yīng)用正交試驗(yàn)法對各因素對石墨烯潤滑性能的影響做進(jìn)一步的分析。其次制備石墨烯-環(huán)氧樹脂復(fù)合材料，考察不同石墨烯添加量對環(huán)氧樹脂減摩耐磨性

3、能的影響。最后將石墨烯作為潤滑油添加劑加入到500SN基礎(chǔ)油中，測試石墨烯對潤滑油承載能力的影響。并通過SEM照片和EDS能譜分析，深入討論以上三種情況下石墨烯的減摩耐磨機(jī)理。
　　研究結(jié)果表明:石墨烯具有良好的潤滑作用，當(dāng)作為固體潤滑劑加入摩擦表面使用時，可以有效降低摩擦副的摩擦因數(shù)和磨損率，其潤滑性能受溫度和載荷影響明顯。石墨烯潤滑膜的壽命較短。石墨烯可以填充摩擦表面的劃痕和凹坑，降低接觸表面的粗糙度，對摩擦表面也會起到一定的

4、滲碳作用，提高表面強(qiáng)度，同時石墨烯也會劃傷摩擦表面。磨損機(jī)理主要表現(xiàn)為磨料磨損。
　　適量的石墨烯可以提高環(huán)氧樹脂的減摩耐磨性能。常溫下，當(dāng)石墨烯添加量為0.25wt％時，石墨烯-環(huán)氧樹脂復(fù)合材料的摩擦因數(shù)和磨損率均達(dá)到最小值。過多的添加石墨烯會增加環(huán)氧樹脂的摩擦因數(shù)和磨損率。石墨烯的最佳添加量隨溫度的升高而增加。石墨烯在環(huán)氧樹脂中會起到骨架的作用，增加環(huán)氧樹脂的強(qiáng)度，脫落的石墨烯也會起到一定的潤滑作用。但過量的石墨烯會破壞環(huán)氧樹