Page 137 - 《摩擦学学报》2021年第4期
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580                                     摩   擦   学   学   报                                 第 41 卷

            系数和润滑性能，但是在氢介质存在情况下MoS 的使                          作用.
                                                     2
                       [49]
            用寿命更短 . 相比之下，石墨、DLC、PTFE和WS 等                          b. 对于使用润滑脂的摩擦系统，通过选择合适的
                                                       2
            固体润滑材料更适用于氢环境下的动力摩擦学系统.                            固体润滑添加剂和改性剂，可以抑制润滑脂中烃类物
            但是对于碳基涂层而言，虽然其在氢环境中具有较长                            质分解形成氢原子，同时，润滑脂与摩擦副所构成的
            的使用寿命，但是因为其摩擦系数较高，往往不单独                            润滑体系在摩擦过程中形成化学摩擦膜，为系统提供
                 [49]
                            [50]
            使用 . Saravanan 利用LBL静电自组装技术在基材                     润滑并抑制氢致损伤. 后续工作将对这一润滑体系的
            表面制备了石墨氧化物(GO)和聚合物(PEI)相互交替                        兼容匹配性进行研究.
            组成的多层膜体系(PEI/GO) ，可以有效降低摩擦系                            c. 对于采用传统润滑方式难以有效润滑的摩擦
                                     n
            数，实现超润滑特性. (PEI/GO) 多层膜体系在摩擦过                      系统，优先考虑固体润滑剂作为润滑介质. 诸如以
                                       n
            程中会形成连续、稳定、无明显缺陷的转移膜，进而降                           CNF-MoS 2 [52] 和CNTs-ZnS 为新型润滑介质的润滑系
                                                                                     [53]
            低摩擦系数，实现材料的超润滑特性. 但是碳基涂层                           统将会扮演重要的角色. 设计新型的固体润滑体系将
            对潮湿环境异常敏感，干燥环境的GO涂层在摩擦过                            是未来氢气能源动力系统的重中之重.
            程中会形成稳定的碳纳米颗粒转移膜，减小摩擦副接
                                                               参 考 文 献
            触面积，更容易形成超润滑现象. 但是在潮湿环境中，
            环境水分会在GO内部形成强烈的氢键网格，抑制                             [  1  ]  Schlapbach  L.  Technology:  Hydrogen-fuelled  vehicles[J].  Nature,
                                                                   2009, 460(7257): 809–811. doi: 10.1038/460809a.
                                                 [51]
            GO分散形成纳米颗粒，从而降低润滑性能 . DLC和
                                                               [  2  ]  Turoń  K.  Hydrogen-powered  vehicles  in  urban  transport  systems-
            PTFE涂层则同时兼具摩擦系数低和对潮湿环境敏感
                                                                   current state and development[J]. Transportation Research Procedia,
            度低的优点. DLC的低/超低摩擦行为取决于其原子结
                                                                   2020, 45: 835–841. doi: 10.1016/j.trpro.2020.02.086.
            构、形成转移膜、氢气气氛和滑动发生的环境等因素.                           [  3  ]  Hosseini S E, Butler B. An overview of development and challenges
                       [45]
            Kurahashi等 研究了湿润环境下DLC涂层的摩擦性                           in  hydrogen  powered  vehicles[J].  International  Journal  of  Green
            能，结果表明：湿润环境中的DLC涂层在往复摩擦过                               Energy, 2020, 17(1): 13–37. doi: 10.1080/15435075.2019.1685999.
            程中仍然可以形成非晶态碳转移膜，从而大大降低材                            [  4  ]  Chen Rui, Zheng Jinyang, Xu Ping, et al. Hydrogen embrittlement of
                                                                   metallic  materials  in  high-pressure  hydrogen  at  normal
            料的摩擦磨损行为. 对于聚合物材料而言，摩擦系数
                                                                   temperature[J]. Acta Energiae Solaris Sinica, 2008, 29(4): 502–508
            和磨损率随着温度的降低而降低，通过在PTFE中加
                                                                   (in Chinese) [陈瑞, 郑津洋, 徐平, 等. 金属材料常温高压氢脆研究
            入石墨可以有效降低系统的摩擦系数，这就使得含石
                                                                   进展[J]. 太阳能学报, 2008, 29(4): 502–508]. doi: 10.3321/j.issn:
                                                        [51]
            墨的PTFE复合材料成为氢系统中的最佳材料之一 .                              0254-0096.2008.04.024.

                                                               [  5  ]  Wang Yanfei, Gong Jianming. Effect of high-pressure hydrogen gas
            3    展望
                                                                   on fracture toughness of metals[J]. Journal of Shanghai Jiao Tong
                直接接触氢气的动力系统，可能会面临着核心材                              University, 2014, 48(5): 610–613 (in Chinese) [王艳飞, 巩建鸣. 高
            料的氢脆、材料与氢或氢化物的化学反应、以及材料                                压氢气对金属材料断裂韧性的影响[J]. 上海交通大学学报, 2014,
                                                                   48(5): 610–613]. doi: 10.16183/j.cnki.jsjtu.2014.05.005.
            自身氧化膜的消失等严峻问题，直接影响着材料的使
                                                               [  6  ]  Wu  JianKuo.  Hyorogen  effects  on  metallic  materials[J].  Materials
            用稳定性和服役寿命. 涉氢动力系统关键机械部件的
                                                                   Review, 2004, 18(8): 119–120 (in Chinese) [吴建国. 氢氣对金属材
            科学问题在于阐明热-力耦合工况下氢气与核心材料
                                                                   料之影响[J]. 材料导报, 2004, 18(8): 119–120]. doi: 10.3321/j.issn:
            表界面的机械摩擦和物理化学行为，探究氢气氛围及                                1005-023X.2004.08.032.
            其与其他因素共同作用下的各类材料的摩擦磨损机                             [  7  ]  Zheng Jinyang, Zhang Junfeng, Chen Linxin, et al. Research status
            制，为涉氢环境动力系统关键机械部件的防护技术提                                in  situ  of  hydrogen  safety[J].  Journal  of  Safety  and  Environment,
            供理论指导. 从涉氢环境动力部件表面防护技术层面                               2016, 16(6): 144–152 (in Chinese) [郑津洋, 张俊峰, 陈霖新, 等. 氢
            来讲，未来处理机械部件的摩擦磨损现象可以从以下                                安全研究现状[J]. 安全与环境学报, 2016, 16(6): 144–152]. doi:
                                                                   10.13637/j.issn.1009-6094.2016.06.029.
            几方面考虑：
                                                               [  8  ]  Jones R H, Thomas G. An overview of materials for the hydrogen
                a. 通过表面工程技术在材料表面制备自润滑薄
                                                                   economy[J]. JOM, 2007, 59(12): 50–55. doi: 10.1007/s11837-007-
            膜，抑制或阻止氢原子渗入材料内部. 材料表面薄膜
                                                                   0152-y.
            在摩擦过程中与氢发生化学反应形成新的化学膜，通                            [  9  ]  Ciulli E. Tribology and industry: from the origins to 4.0[J]. Frontiers
            过膜的转移达到润滑和抑制摩擦表面新生位点的                                  in Mechanical Engineering, 2019, 5: 55. doi: 10.3389/fmech.2019.
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