Page 176 - 《摩擦学学报》2021年第5期

第 5 期 陈广炎, 等: 石墨烯润滑添加剂合成与结构调控 765

的合成和发展新型石墨烯基复合润滑添加剂具有重 结构演变息息相关. 虽然就初始结构而言，一般片层

要意义. 结构完整的低缺陷石墨烯会有较低的摩擦系数 [110] ，但
基于以往对纳米添加剂的摩擦学研究，石墨烯的 研究表明，并不是所有高质量的石墨烯均能保持良好

主要润滑机理同样在于形成摩擦吸附膜来填充或修 的润滑效果，而只有能在接触面上有效形成发挥层间
复磨损表面. 正如其他纳米材料，石墨烯的纳米效应 滑移作用的吸附膜的石墨烯润滑添加剂才具有优异
使其具有很高的表面活性，它可以轻松地进入摩擦接 的摩擦学性能. 有研究通过在纳米尺度下对摩擦界面
触区，并吸附在接触表面上形成保护膜，从而防止摩 上摩擦吸附膜 [123-126] 和磨屑 [116] 的直接观察，证实了某
擦副表面粗糙峰的直接接触 [124] . 并且由于其独特的二 些石墨烯的微结构会在摩擦过程中向有序化转变并
维结构，石墨烯能使原本摩擦副之间的接触转变为易 影响其润滑效果. 还有研究发现了在摩擦过程中不同
剪切的石墨烯吸附膜之间的接触，从而起到减摩抗磨 比表面积石墨烯作为润滑添加剂的微结构演变现

的效果 [125] . 象 [109] . 结果表明，拥有大比表面积的石墨烯在摩擦的
摩擦吸附膜的性能与石墨烯在摩擦过程中的微 载荷和剪切力作用下趋于有序化堆叠，从而在接触面

Sc-Au/GO nanocomposite

Discontinuous oil film Interlamination sliding
A mixed lubrication
(severe dry contact) Au nanoparticles
In PAO6 oil
Load Dry friction area
Exfoliated GO sheets
Steel ball

Ruptured or deformed
GO sheets
Steel disc
Lubricatin oil film GO fragments
In PAO6 +
Sc-Au/GO oil Friction
and heat
Boundary lubrication
Block deposition film

Released Au nanoparticles

[121]
Fig. 5 Synergistic Au/GO Nanoparticle Composite Structure
图 5 具有协同效应的Au/氧化石墨烯纳米粒子复合结构 [121]

(a)

Load

Lubrication oil Ball Graphene
(b) additives
Disk

Sliding direction

Fig. 6 Microstructure evolution model of graphene lubricant additives [109]
图 6 石墨烯润滑添加剂的微观结构演变模型 [109]