Page 177 - 《摩擦学学报》2021年第5期
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766                                     摩   擦   学   学   报                                 第 41 卷

            上形成与滑动摩擦方向一致的吸附膜，显著改善了其                            载等方法可以提高石墨烯的剥离程度，扩大层间距，
            摩擦学性能，如图6所示. 而比表面积较小的石墨烯在                          获得更优异的摩擦学性能. 髙剥离态的石墨烯作为润
            长时间摩擦之后，其微观结构会发生缺陷并向无序化                            滑添加剂在摩擦的载荷和剪切力作用下能够趋于有
            转变，进而导致润滑失效. 因此，在石墨烯摩擦过程                           序化堆叠，显著提高润滑效果. 引入官能团和纳米粒
            中，有序化结构转变起着重要作用，这对开发高性能                            子还能增强分散性，甚至发挥协同润滑效果，是当前
            的石墨烯润滑添加剂，以及今后通过摩擦来诱导和调                            合成优质石墨烯润滑添加剂的首要选择.

            控石墨烯的结构转变有着重要的指导意义.                                    对于石墨烯润滑添加剂的未来发展趋势，可以从
                此外，石墨烯复合纳米颗粒作为润滑添加剂的微                          以下几个方面开展更深入的工作：
            观结构演变及其润滑机理也一直是研究者们关注的                                 a. 绿色、经济、能大规模生产高质量石墨烯的合
            重点. 当前一致认可的润滑机理主要为石墨烯和纳米                           成方法. 作为润滑添加剂，具有低缺陷程度和高剥离
            颗粒的协同润滑模型          [123] . 如前所述，纳米颗粒不仅能            态的石墨烯纳米片凭借良好的分散性和润滑效果，在
            提升石墨烯在润滑油中的分散稳定性，还能增大石墨                            实际工业应用中具有巨大潜力.
            烯的层间距. 因此在摩擦过程中，石墨烯更易实现层                               b. 不需要添加其他辅助试剂的自分散石墨烯润
            间滑移作用，而纳米颗粒很可能随着片层滑移在层间                            滑添加剂. 能仅靠自身就稳定分散在润滑剂中的石墨
            的微区内产生滚动摩擦效应             [127-128] . 此外，在长时间的      烯对于持久提升润滑剂的摩擦学性能至关重要，而通
            摩擦过程中，二维石墨烯负载纳米颗粒的复合结构也                            过调控石墨烯的结构来实现自分散的策略有望成为
            会发生演变. 在粗糙峰的挤压和剪切作用下，部分石                           将来的发展趋势.
            墨烯纳米片可能会变形或破裂，而纳米颗粒则发生脱                                c. 极端工况下的高性能石墨烯润滑添加剂. 随着

            落，并吸附或填充在磨损表面，从而形成新的吸附膜.                           人类对高端装备的需求日益增加，在高载荷、高温、高
            然而，该吸附膜与石墨烯吸附膜的协同形式当前还没                            速下的润滑要求也不断提升. 因此，在极端工况下深

            定论，是混杂结构还是分层结构，这可能与试验条件                            入研究石墨烯和石墨烯基复合润滑添加剂的失效机
            或材料特性相关. 总之，当前石墨烯基复合润滑添加
                                                               制，并不断提升其润滑性能具有重要的意义.
            剂的结构演变以及润滑机理还都处于理论阶段，还需                                d. 摩擦诱导和调控的石墨烯微观结构演变. 石墨
            更多直观的试验表征来进行深入研究.
                                                               烯微结构的有序化转变也是研发高性能润滑添加剂
            5    总结                                            的突破口之一，需深入研究以揭示其演变规律与润滑
                                                               机理，从而实现对其摩擦学性能的调控.
                石墨烯是当今多个领域的研究热点，其合成方法
                                                               参 考 文 献
            和结构调控策略在各个领域都至关重要. 作为润滑添
            加剂，石墨烯的合成与结构调控直接影响了添加剂的                            [  1  ]  Holmberg K, Erdemir A. Influence of tribology on global energy
            分散性和摩擦学性能，相应的影响规律总结如下：                                  consumption,  costs  and  emissions[J].  Friction,  2017,  5(3):
                                                                    263–284. doi: 10.1007/s40544-017-0183-5.
                a. 通过剥离法或CVD法制备的高质量无缺陷的
                                                               [  2  ]  de Barros'Bouchet M I, Martin J M, Le-Mogne T, et al. Boundary
            石墨烯具有较好的摩擦学性能，但作为润滑添加剂，
                                                                    lubrication mechanisms of carbon coatings by MoDTC and ZDDP
            其分散性及润滑稳定性不够理想. 研究者往往会降低
                                                                    additives[J].  Tribology  International,  2005,  38(3):  257–264.  doi:
            一定的质量要求，对石墨烯进行改性，来增强其润滑                                 10.1016/j.triboint.2004.08.009.
            效果. 因此，石墨烯的质量和缺陷不是优质石墨烯润                           [  3  ]  Huang Guowei, Yu Qiangliang, Ma Zhengfeng, et al. Oil-soluble
            滑添加剂考虑的首要指标.                                            ionic liquids as antiwear and extreme pressure additives in poly-α-
                b. 通过惰性气体或化学助剂辅助热还原的方法，                             olefin for steel/steel contacts[J]. Friction, 2019, 7(1): 18–31. doi:
            可以调控石墨烯的褶皱程度. 对于片层状的石墨烯，                                10.1007/s40544-017-0180-8.
                                                               [  4  ]  Ali  M  K  A,  Hou  X  J.  Improving  the  tribological  behavior  of
            其片层越平整，作为润滑添加剂，其润滑效果越好；对
                                                                    internal  combustion  engines  via  the  addition  of  nanoparticles  to
            于球状石墨烯，其褶皱程度越大，分散稳定性越好，但
                                                                    engine oils[J]. Nanotechnology Reviews, 2015, 4(4): 347–358. doi:
            由于牺牲了片层结构，对于石墨烯润滑添加剂的减摩
                                                                    10.1515/ntrev-2015-0031.
            效果提升有限.                                            [  5  ]  Uflyand  I  E,  Zhinzhilo  V  A,  Burlakova  V  E.  Metal-containing
                c. 通过化学助剂刻蚀、官能团插层、纳米粒子负                             nanomaterials  as  lubricant  additives:  State-of-the-art  and  future
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