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1.高載流子遷移率    2.禁帶寬約等于0    3.高熱導率熱膨脹數(shù)非常低    4.高楊式模量    5.高斷裂強度

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石墨烯潤滑油作用機理

石墨烯改性潤滑油作用機制：摩擦表面形成復合保護薄膜（薄膜潤滑原理）

1.延長發(fā)動機壽命：

二位G和一對CNT有效組合。利用片狀G在摩擦表面強附著作用和線狀CNT的搭接作用，在摩擦表面生成穩(wěn)定的保護膜減少部件的直接磨損。

2.提升動力、節(jié)油、減排：

該保護薄膜具有多孔性，吸附油脂、磨損產(chǎn)生小顆粒物質(zhì)、油降解產(chǎn)物等，具有“液-固雙潤滑”功效。

3.延長潤滑油使用壽命：

借助石墨烯優(yōu)異的導熱性能，該保護膜可減少摩擦界面局部熱點的產(chǎn)生。

4.可防止干磨：

該保護膜厚度小于幾微米，機械運轉(zhuǎn)和停止時，均穩(wěn)定存在不脫落。

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石墨烯潤滑油添加劑作用機理

潤滑現(xiàn)象可以用“薄膜潤滑”原理進行解釋，其中h代表摩擦副間潤滑油膜的厚度，Ra代表摩擦副接觸面的粗糙度，h/Ra定義為油膜的層數(shù)。潤滑油膜層數(shù)越多，越趨向于薄膜潤滑；而當薄膜層數(shù)較少時，可能出現(xiàn)干摩擦與薄膜潤滑的混合作用。

僅有基礎潤滑油工作時，由于摩擦副為點接觸，且載荷為高載荷，其摩擦機理為臨界狀態(tài)。

1.隨著石墨烯的添加，石墨烯不斷覆蓋在摩擦副表面，摩擦副表面的粗糙度被石墨烯表面的粗糙度所替代，Ra下降，而h基本不變，h/Ra變大，層數(shù)變多，潤滑機理逐漸趨向薄膜潤滑，潤滑油力學性能有所提高。

2.當石墨烯質(zhì)量分數(shù)不斷增加時，石墨烯在摩擦副表面堆積，阻斷潤滑油膜的形成，h大幅下降，h/Ra隨即下降，潤滑機理折回到混合潤滑區(qū)，

潤滑油的摩擦性能反而下降。

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石墨烯潤滑油添加劑作用機理

采用四球摩擦損試驗機對經(jīng)油酸處理的石墨烯改性潤滑油進行摩擦磨損性能測試。通過觀察磨斑表面形貌(圖3-3)進一步分析潤滑油的摩擦性能。

(a)為潤滑油基礎油的磨斑表面形貌，左圖為掃描電子顯微圖像，右下角是磨斑光學顯微鏡的全貌，右圖是白光干涉三維圖像。從(a)可見，磨斑表面溝壑起伏，粗糙度為464nm，兩摩擦副直接的接觸使得磨損很大。

(b)是質(zhì)量分數(shù)0.06%的石墨烯潤滑油的磨斑表面形貌。對比潤滑油基礎油，其形貌相對平整，粗糙度下降至220nm，貼合在摩擦副表面的石墨烯保護了摩擦副，增強了潤滑油的抗磨性能。

(c)是質(zhì)量分數(shù)5%的石墨烯潤滑油的磨斑表面形貌。其表面起伏增加，粗糙度升至775nm，大量堆積在摩擦界面的石墨烯相互接觸，成為研磨劑，增強了摩擦副的磨損，潤滑油抗磨性能甚至不如潤滑油基礎油。

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石墨烯潤滑油行業(yè)的技術難點及解決方案

●石墨烯添加技術難點

含有官能團，極性大，易團聚

1.石墨烯制備技術不夠完善；2.多層石墨烯含有官能團

與其他成分的協(xié)同效應

1.潤滑油中多為有機高分子；2.多層石墨烯含有官能團

●技術難點解決方案

1.石墨烯復合材料

2.改性石墨烯材料

3.分散劑

●環(huán)保評價

環(huán)境，生物是否有害

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石墨烯復合材料

2020年6月，濟南大學材料科學與工程學院曹炳強教授等人，提出了一種簡單有效的一步激光輻照策略來制備銀/石墨烯納米復合材料，有效地避免了聚集，具有良好的分散穩(wěn)定性。單分散銀(Ag)納米球均勻地生長在層狀石墨烯片上，這種有規(guī)律的層合結(jié)構(gòu)進一步保證了潤滑效果的增強。

摩擦學實驗表明，加入0.1wt%的復合材料可使摩擦系數(shù)和磨斑直徑分別降低40%和36%。詳細的潤滑機理實驗表明，這種層狀結(jié)構(gòu)引起的自潤滑，從滑動摩擦到滾動摩擦的變化，以及由于銀納米球的自修復效應協(xié)同貢獻了優(yōu)異的潤滑性能。更重要的是，與商用潤滑劑添加劑相比，這種銀/石墨烯納米復合材料具有更好的潤滑效果，不含金屬腐蝕和環(huán)境污染元素。

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石墨烯改性材料

2020年5月，西南交通大學材料科學與工程學院材料先進技術重點實驗室，提出首次采用粉碎法制備了三己基四乙烯基磷酸二(2-乙基己基)磷酸鹽高性能添加劑改性石墨烯凝膠([P66614][DEHP]-G)用于高性能添加劑。所制石墨烯凝膠([P66614][DEHP]-G)即使在高負荷和高溫條件下也表現(xiàn)出優(yōu)異的熱穩(wěn)定性、分散性和摩擦學性能。解決了石墨烯與基礎油的界面相容性差等問題。

結(jié)論:為了確定([P66614][DEHP]-G)濃度對油的摩擦學行為的影響，在溫和摩擦條件下，使用0.25、0.5和0.75wt%[P66614][DEHP]-G油作為潤滑劑。(b)0.75wt%[P66614][DEHP]-G油具有好的耐磨性，磨損量比純油降低~58%。

2020年3月，清華大學張晨輝教授(研究方向:超級潤滑)等，成功地開發(fā)了一種將十八烷胺和二環(huán)己基碳二酰亞胺化學改性石墨烯與一種有效分散劑相結(jié)合的分散方法，以實現(xiàn)石墨烯在基礎油中的顯著分散穩(wěn)定性。改性石墨烯(0.5wt%)與分散劑(1wt%)在潤滑油(PAO-6)中的穩(wěn)定分散時間可達120天左右。同時，在正常載荷為2N的情況下，鋼球?qū)Π迥Σ料到y(tǒng)的摩擦學性能有了顯著的提高?；瑒用嬷g的摩擦系數(shù)為0.10~，板上磨損軌跡深度為21nm，與純潤滑油(PAO-6)相比，分別下降了44%和90此外，利用拉曼光譜和透射電鏡對滑動誘導形成納米結(jié)構(gòu)摩擦膜的潤滑機理進行了分析。