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石墨烯摩擦系数历史最低将推动工业上的润滑系统改革
作者:  来源:  时间:2018年09月07日  字体:[  复制 打印 网址

石墨烯因具有高机械强度、超薄的厚度、原子级光滑表面及较低的层间剪切阻力,在固体润滑领域受到了广泛的关注。此外,石墨烯具有化学惰性,对水和空气防渗透,因此可以保护滑动表面免受腐蚀和氧化。

然而工业上的润滑系统使得成本不断提升,人们为了改变这一问题正不断探索,为了满足实际需求,如何制备大面积、高质量、易于转移与低成本的石墨烯,并将其作为固体润滑剂用于建造低摩擦和低磨损的润滑系统,是石墨烯摩擦学研究面临的挑战。

石墨烯摩擦系数历史最低将推动工业上的润滑系统改革


有研究人员制备了大面积石墨烯薄膜并将其应用于宏观尺度的石墨烯摩擦学研究,包括薄膜厚度、施加正向载荷及退火过程对石墨烯摩擦性能的影响。此工作中石墨烯薄膜同时转移至球盘摩擦副表面,并在宏观尺度下实现了石墨烯相对石墨烯的相对滑动,并获得了最低为0.05的摩擦系数。

此研究中的石墨烯片层是用电化学剥离法从天然石墨片制备而得。首先将装满石墨片的容器置于硫酸和氢氧化钾的电解液中,施加电流让系统开始剥离反应。几小时后,由于石墨烯的产生,电解液的颜色变成黑色。

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通过过滤和洗涤的方式收集石墨烯样品,再将其重新分散在乙醇中。将石墨烯-乙醇溶液注射于去离子水表面上,由于相互作用,石墨烯片层会互相粘合,在去离子水表面形成大面积的、具有结构均匀性和良好转移性的自组装石墨烯薄膜。

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该工作基于石墨烯薄膜自组装制备了一套新颖的润滑系统,表现出显著的耐磨性和减阻性能。随着正向载荷的增加而增加,处理能力显著提高石墨烯薄膜的摩擦性能。同时该系统也有望在其他固体润滑领域中得到广泛应用。

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