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石墨烯在摩擦领域的作用和研究现状

时间:2021-11-13 11:03来源:毕业论文
石墨烯具有与碳纳米管外表面相似的化学形态,且表面结构相较于碳纳米管要开放得多。 除此之外,普遍认为石墨烯是是已知最结实的材料,石墨烯高达 1Tpa 的杨氏模量[4]和 130Gpa 的本

石墨烯具有与碳纳米管外表面相似的化学形态,且表面结构相较于碳纳米管要开放得多。 除此之外,普遍认为石墨烯是是已知最结实的材料,石墨烯高达 1Tpa 的杨氏模量[4]和 130Gpa 的本征强度也与碳纳米管不相上下。因此,石墨烯可以表现出近似于碳纳米管的使用潜力, 比如说优秀的润滑性,可被用于摩擦领域作为润滑添加成分或者制备固体润滑层,避免摩擦 磨损对机器的工件的损害。

因为石墨烯特殊的层间结构,使其更容易进入的接触面间,减少两粗糙表面的直接接触 而该层间结构也导致了石墨烯在具备良好的抗高温性同时,在特定的位向上,具备极低的切 变强度,外加其具有的低表面粘附能力。以上几点都满足了作为材料添加剂的需求,使石墨 烯具备在润滑剂中作为添加剂,改善其润滑能力。74249

然而将石墨烯作为润滑添加剂并不是一帆风顺的,由于石墨烯的在单层内为稳定的六边 圆环结构,在层间具有很大的范德华力作用,所以完整结构的石墨烯具有极高的化学稳定性, 不易与其他介质发生反应,难以与大多数常见的溶剂稳定互溶。给石墨烯添加润滑剂的研究 及生产造成了非常多的不便。而目前,面对这种情况的主要方法在于表面改性[5],通过有机 物,有机小分子等方式与石墨烯表面发生反应进行表面改性,在其表面添加上不同基团,改 变石墨烯与希望添加的润滑剂的反应能力或互溶能力,从而解决问题。论文网

除此之外,石墨烯也可用于与树脂基体制备高分子树脂复合材料,提高树脂材料耐磨性。 或者,应用石墨烯本身具有的自润滑性能,将其镀在金属表面形成石墨烯润滑膜。Li-Yu Lin 等人通过对多层石墨烯的实验得出结论,由于石墨烯膜的组成是不同层的碳原子面,所以其 磨损机理常可以认为是内层碳原子之间的化学键断裂和石墨烯表面的横向剪切造成的[6],相 较于原有的金属表面具有更为优异的摩擦系数。

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