Page 11 - 摩擦学学报2025年第4期

第 4 期 胡广浩, 等: 大蒜油功能化炭纳米材料的制备及其摩擦学性能 499

数1.0% SH@PCN-500润滑剂的磨斑表面更加平滑， 图中的信号峰位于397.4和399.8 eV，分别归属于C-
磨损状况明显减轻，表明偶联剂改性后的样品展现 N和N-H键，这表明形成了碳氮化合物. Fe 2p光谱中位

出良好的抗磨效果. 值得注意的是，质量分数1.0% GO- 于709.2、710.8和712.9 eV的特征峰以及O 1s精细谱中
SH@PCN-500润滑添加剂表现出更优异抗磨性，其磨 位于529.8、531.0和531.8 eV的特征峰表明在摩擦过程
损表面更为光滑，磨痕较浅，且未观察到明显的黏着 中，钢块基底表面发生氧化，形成了铁氧化物及铁氢
磨损现象. 作为润滑油的纳米添加剂，经过偶联剂改 氧化物 [22-24] ，如图8(f)所示. 此外，S 2p谱中分别位于
性和大蒜油接枝修饰的空心炭纳米球不仅具有良好 160.8和161.5 eV的2个峰是由于GO中的含硫化合物与

的分散稳定性，而且易于在摩擦副表面形成稳定的润 铁发生摩擦化学反应，生成了铁的硫化物. 这一结果与
滑保护膜. 这些小尺寸的纳米颗粒具有高表面活性， Fe 2p精细谱中710.8 eV的特征峰相吻合 [25-26] . 综合上
在载荷作用下能够分散铺展，填充摩擦副表面的缺陷 述分析，在摩擦过程中炭纳米球PCN-500和大蒜油的
处，发挥修复作用，并且能够形成有效的润滑保护膜， 协同作用促进了摩擦化学反应的发生，形成了由铁氧
减轻因直接接触而对摩擦区域造成的损伤. 化物、铁硫化物和碳氮化物组成的摩擦保护膜. 这种

2.5 润滑机理分析 保护膜与吸附的碳保护膜协同作用，有效阻止了摩擦
[27]
对添加了质量分数1.0% GO-SH@PCN-500的润滑 副的直接接触，显著提升了基础油的摩擦学性能 .

油的磨斑进行了Raman光谱分析. 光谱在50~800 cm −1
范围内的信号峰表明了磨斑表面铁氧化物的存在， 3 结论
如图8(a)所示. 同时，1 350和1 580 cm 处的信号分别 本文中通过将苯胺-吡咯共聚物(PACP)经过500 ℃
−1
对应于碳的D峰和G峰，表明磨斑表面形成了显著的 碳化处理后，得到炭质树脂PCN-500，利用KH590偶
碳沉积层 [19-20] . 为了深入探究保护膜的成分，对相同样 联剂将天然GO中富含双键的含硫化合物，通过巯基-
品的磨斑进行了XPS分析. 在C 1s谱中观察到结合能 双键的“Click反应”接枝到SH@PCN-500表面，从而获
为284.7、285.9和288.3 eV的信号峰，分别对应于C- 得GO功能化炭纳米球. 对其理化性质和摩擦学测试
[21]
C/C-H、C-O/C-N和O-C=O键 ，如图8(b)所示. N 1s谱 结果分析后，得到主要结论如下：

(a) Blank (b) Raw 284.7 C 1s (c) Raw N 1s
GO-SH@PCN-500 Fitted line Fitted line
Iron D G 399.8
oxides
Intensity/a.u. Intensity/a.u. Intensity/a.u. 397.4

288.3 285.9

400 800 1 200 1 600 2 000 292 290 288 286 284 282 280 404 402 400 398 396 394
Raman shift/cm −1 Binding energy/eV Binding energy/eV
(d) Raw O 1s (e) Raw S 2p (f) Fe 2p
Fitted line Fitted line 710.8
531.0 529.8 161.5 160.8 712.9
Intensity/a.u. 531.8 Intensity/a.u. Intensity/a.u. 709.2

Raw
Fitted line
536 534 532 530 528 165 164 163 162 161 160 159 730 725 720 715 710 705
Binding energy/eV Binding energy/eV Binding energy/eV
Fig. 8 (a) Raman patterns of blank steel and wear scar; XPS spectra of wear scar lubricated with 1.0%
GO-SH@PCN-500: (b) C 1s, (c) N 1s, (d) O 1s, (e) S 2p, (f) Fe 2p
图 8 (a)钢块与样品磨斑区域的Raman光谱对比；1.0% GO-SH@PCN-500润滑油钢块磨斑区域的XPS光谱：
(b) C 1s，(c) N 1s，(d) O 1s，(e) S 2p，(f) Fe 2p