三維石墨烯作為潤(rùn)滑油添加劑在鋼-DLC涂層上的摩擦學(xué)行為研究

三維石墨烯作為潤(rùn)滑油添加劑在鋼-DLC涂層上的摩擦學(xué)行為研究摘要:

隨著工業(yè)領(lǐng)域?qū)?rùn)滑油添加劑性能的要求日益提高，石墨烯作為一種新型潤(rùn)滑材料引起了廣泛的關(guān)注。本研究旨在探究三維石墨烯作為潤(rùn)滑油添加劑在鋼/DLC（鉆石樣碳）涂層上的摩擦學(xué)行為。通過(guò)微觀觀察和大量實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的分析，研究發(fā)現(xiàn)，添加三維石墨烯潤(rùn)滑劑可以顯著降低鋼材與DLC涂層之間的摩擦系數(shù)，并提高摩擦表面的耐磨性。此外，研究還探討了三維石墨烯潤(rùn)滑劑添加劑的最佳濃度范圍，并分析了其在摩擦表面上的分散性及潤(rùn)滑膜形成機(jī)制。該研究結(jié)果對(duì)于改善鋼材表面潤(rùn)滑性能以及拓寬三維石墨烯在潤(rùn)滑行業(yè)中的應(yīng)用范圍具有重要意義。

關(guān)鍵詞：三維石墨烯、潤(rùn)滑劑、鋼材、DLC涂層、摩擦學(xué)

1.引言

潤(rùn)滑油添加劑在工業(yè)制造中起著極其重要的作用，能夠降低摩擦和磨損，延長(zhǎng)機(jī)械設(shè)備的使用壽命。傳統(tǒng)的潤(rùn)滑劑存在著許多問(wèn)題，例如穩(wěn)定性差、使用壽命短以及對(duì)環(huán)境造成的污染等。因此，尋找新型的高效潤(rùn)滑劑成為了當(dāng)前研究的熱點(diǎn)。近年來(lái)，石墨烯作為一種新型的二維材料，以其出色的力學(xué)性能和優(yōu)異的導(dǎo)電導(dǎo)熱性能引起了廣泛的關(guān)注。

2.實(shí)驗(yàn)方法

本研究采用初始載荷300N和初始滑動(dòng)速度100mm/min的球-盤摩擦試驗(yàn)機(jī)對(duì)鋼材/DLC涂層進(jìn)行摩擦學(xué)性能測(cè)試。潤(rùn)滑劑添加劑采用分散劑將三維石墨烯均勻分散于基礎(chǔ)潤(rùn)滑油中，通過(guò)旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)的方法制備三維石墨烯潤(rùn)滑劑。通過(guò)掃描電鏡（SEM）、光學(xué)顯微鏡（OM）和能譜儀（EDS）等對(duì)摩擦表面進(jìn)行形貌和成分分析。

3.結(jié)果與討論

通過(guò)實(shí)驗(yàn)測(cè)試，發(fā)現(xiàn)添加三維石墨烯潤(rùn)滑劑可以顯著降低鋼材與DLC涂層之間的摩擦系數(shù)。其中，添加三維石墨烯潤(rùn)滑劑的最佳濃度范圍為0.5wt%至1.0wt%。當(dāng)潤(rùn)滑劑濃度超過(guò)1.0wt%時(shí)，摩擦系數(shù)出現(xiàn)反彈現(xiàn)象，潤(rùn)滑效果下降。同時(shí)，三維石墨烯潤(rùn)滑劑還能夠形成均勻且致密的潤(rùn)滑膜，大大減少了表面的磨損。

4.結(jié)論

本研究發(fā)現(xiàn)三維石墨烯潤(rùn)滑劑可作為一種高效的潤(rùn)滑油添加劑，能夠顯著降低鋼材與DLC涂層之間的摩擦系數(shù)，提高表面的耐磨性。最佳添加劑濃度為0.5wt%至1.0wt%。此外，三維石墨烯潤(rùn)滑劑具有優(yōu)異的分散性和潤(rùn)滑膜形成機(jī)制，使其在潤(rùn)滑領(lǐng)域具有廣闊的應(yīng)用前景。進(jìn)一步的研究還需探究不同工藝條件下的潤(rùn)滑性能以及三維石墨烯潤(rùn)滑劑的長(zhǎng)期穩(wěn)定性，以期實(shí)現(xiàn)在工業(yè)領(lǐng)域的實(shí)際應(yīng)用和推廣。

本研究通過(guò)使用三維石墨烯潤(rùn)滑劑進(jìn)行摩擦學(xué)性能測(cè)試，發(fā)現(xiàn)其能夠顯著降低鋼材與DLC涂層之間的摩擦系數(shù)。最佳添加劑濃度為0.5wt%至1.0wt%。此外，三維石墨烯潤(rùn)滑劑能夠形成均勻且致密的潤(rùn)滑膜，減少表面的磨損。這表明三維石墨烯潤(rùn)滑劑可作為一種高效的潤(rùn)滑油添加劑，提高表面的耐磨性。值得注意的是，超過(guò)1.0wt%的濃度會(huì)導(dǎo)致摩擦系數(shù)反彈，降低潤(rùn)滑效果。三維石墨烯潤(rùn)滑劑具有優(yōu)異的分散性