改性石墨烯電泳沉積薄膜和潤(rùn)滑油添加劑的摩擦學(xué)性能.pdf

1、本論文論述改性石墨烯和石墨烯薄膜的制備過(guò)程，同時(shí)討論不同環(huán)境下表面官能團(tuán)對(duì)石墨烯薄膜抗摩擦性能的影響，考察改性石墨烯作為潤(rùn)滑油添加劑時(shí)摩擦磨損性能的變化情況，并揭示了改性石墨烯及石墨烯薄膜在潤(rùn)滑過(guò)程中減磨抗磨作用機(jī)理。
　　本研究采用Hummers法制備氧化石墨烯(GO)，分別利用乙二胺(EDA)、十八胺(ODA)作為改性劑對(duì)氧化石墨烯進(jìn)行改性，得到氨基改性石墨烯(NRGO)及十八胺改性石墨烯(ODA-GO)，通過(guò)TEM、XPS等

2、表征方法對(duì)所制備的石墨烯的微觀形貌、化學(xué)組成進(jìn)行分析。利用電泳沉積法在硅基底沉積氧化石墨烯薄膜和氨基改性石墨烯薄膜，通過(guò)MFT-3000旋轉(zhuǎn)摩擦磨損試驗(yàn)儀和非接觸式3D輪廓儀研究了薄膜的抗摩擦磨損性能，同時(shí)利用SEM、FTIR、Raman考察了薄膜的表面斷面形貌及薄膜的元素組成及結(jié)構(gòu)。將十八胺改性石墨烯(ODA-GO)作為潤(rùn)滑油添加劑加入到聚α烯烴(PAO10)中，通過(guò)MFT-4000往復(fù)式摩擦磨損試驗(yàn)機(jī)和3D輪廓儀考察不同載荷、不同石

3、墨烯添加量下，ODA-GO對(duì)潤(rùn)滑油PAO10摩擦學(xué)性能作用規(guī)律。
　　研究結(jié)果表明：通過(guò)控制沉積電壓，調(diào)控石墨烯濃度等因素，可以有效的利用電泳沉積法在硅基底制備石墨烯薄膜，同時(shí)可以準(zhǔn)確控制薄膜厚度，石墨烯薄膜表現(xiàn)出良好的抗摩擦磨損性能，如摩擦系數(shù)最低可到0.079，磨損體積降低了2個(gè)數(shù)量級(jí)。對(duì)比氧化石墨烯和氨基改性石墨烯薄膜在大氣、水、正己烷中的摩擦學(xué)性能，在大氣環(huán)境下兩種薄膜均表現(xiàn)出良好的抗摩擦性能；但在水環(huán)境下，氧化石墨烯薄膜

4、近乎失效，而氨基改性石墨烯薄膜仍表現(xiàn)出很好的減磨能力，分析認(rèn)為是水分子的強(qiáng)極性作用破壞了氧化石墨烯薄膜片層之間連接，氨基改性石墨烯薄膜片層間作用力更強(qiáng)，受到影響小，因而表現(xiàn)出更好的環(huán)境適應(yīng)性。十八胺改性石墨烯(ODA-GO)在潤(rùn)滑油PAO10中具有良好的分散性，在3N的載荷下，摩擦系數(shù)呈先降低再升高的趨勢(shì)，當(dāng)石墨烯添加含量為1％時(shí)具有最低的摩擦系數(shù)；在同濃度ODA-GO-PAO10體系中，摩擦系數(shù)隨著載荷的增大呈線性遞增關(guān)系，當(dāng)載荷達(dá)到