Page 173 - 《摩擦学学报》2021年第5期
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762 摩 擦 学 学 报 第 41 卷
(a) After sonication 0.1% (c) Graphite (d) r-GO
Graphite r-GO Carbon Crumpled 2 μm 2 μm
black graphene
balls
(b) 20 h 0.1% (e) Carbon black (f) Crumpled graphene balls
Crumpled
Graphite r-GO Carbon 2 μm 2 μm
black graphene
balls
[104]
Fig. 2 Excellent self-dispersibility of wrinkled graphene balls
图 2 褶皱石墨烯球的优异自分散性 [104]
景的石墨烯润滑添加剂的合成方法，但当前对其性能 备出的石墨烯具有高质量的优势，但其低缺陷的微观
和机理的研究较少，有待进一步挖掘. 结构不易保持，在摩擦过程中会向无序化转变，难以
实现长期润滑 [109] . 此外，由于高质量的石墨烯一般不
3 石墨烯润滑添加剂的微观结构与摩擦特性
加任何修饰，它较高的表面活性使其易于在润滑剂中
石墨烯具有特殊的二维结构、优异的机械性能和 相互吸引，从而导致团聚和沉淀. 由此可见，石墨烯的
物理化学性质，展现出了作为润滑添加剂进行研究和 质量和缺陷不能单一地成为优质石墨烯润滑添加剂
应用的巨大潜力. 石墨烯的摩擦学性能与其合成方法 的衡量标准.
和微观结构密切相关，当前对于石墨烯作为润滑添加 3.2 二维面的褶皱程度
剂的修饰与改性已有较多的综述性报导 [59-61] ，而对于 石墨烯二维面的褶皱程度也会影响其摩擦学性
其微观结构还鲜有涉及. 因此，下面阐述了石墨烯润 能 [110] . 当前调控石墨烯的褶皱程度一般通过CVD法 [84-85]
滑添加剂的微观结构对其摩擦学性能的影响，主要包 和热还原氧化石墨烯法，而CVD法由于设备成本等限
括石墨烯的质量与缺陷、二维面的褶皱程度、剥离程 制鲜有应用于润滑添加剂. 因此，由于方便、环保和低
度和与纳米粒子的复合结构. 成本的优势，石墨烯作为润滑添加剂的二维面褶皱程
3.1 质量与缺陷 度调控主要通过热还原氧化石墨烯的过程来实现.
如上节所述，石墨烯的质量与其合成方法息息相 早先，Schluter等 [111] 就在N 气氛下于750 ℃的管
2
关，通过物理剥离法制备得到的石墨烯润滑添加剂的 式炉中通过氧化石墨烯的热还原反应直接获得了热
质量很高，缺陷程度低. 结构规整的石墨烯片层自身 还原氧化石墨烯. 热还原去除了氧化石墨烯的大部分
就具有优异的摩擦学性能，因此引起了研究人员的重 含氧官能团，一定程度上恢复了其片层结构，并且剩
[91]
视. Berman等 [108] 尝试将微机械剥离的石墨烯作为润 余的官能团对分散性有积极影响. Zhao等 在700 ℃
滑添加剂，发现微机械剥离得到的高质量石墨烯确实 下实现了氧化石墨烯的温和热还原，避免了更高温度
能起到良好的减摩抗磨效果. 由于完整的层状结构， 下剧烈还原造成的结构缺陷. 得到的润滑添加剂展现
低缺陷石墨烯容易进入摩擦接触区并实现层间滑移. 出了相对有序的层状结构，且保留了一定程度的氧，
[80]
Liang等 通过原位液相剥离法制备得到的高质量的 从而表现出优异的自分散性和摩擦学性能，摩擦系数
石墨烯纳米片，其在非常低的分散浓度下获得了优异 可保持在0.1附近. 然而，由于许多气体在氧化石墨烯
的润滑性能，摩擦系数基本维持在0.1. 然而，虽然刚制 上的快速分解，这种直接热还原的工艺不可避免地使
