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石墨烯润滑油到底是真的还是就是炒作概念?
发布日期:2021/6/28 15:51:43 作者:    点击:474


 摩擦及其引发的磨损,对当今世界范围内的能源、环境、技术和经济等层面有着巨大影响。人类已经习惯了利用或克服摩擦解决问题,却很难想象“零”摩擦现象。理想情况是,两个绝对或数学意义上的光滑表面之间接触摩擦为零,但真实物理世界中并没有这样的光滑表面。


1990年日本科学家根据纳米摩擦学的模型从理论上预测:两个晶面非公度(公度性:当两个晶面的晶格常数和取向完全匹配时,称这两个晶面是公度的)接触时的静摩擦力有可能为零(或几乎为零),并把这一现象命名为超润滑。2004年荷兰科学家首次实验证实了在几纳米尺度上超润滑的存在。之后科学家们针对石墨烯涂层、二硫化钼等材料体系中实验观察到了以摩擦系数为0.001量级或以下为特征的所谓超低摩擦现象。2012年刘泽和郑泉水在国际上率先观察到了微米尺度超润滑现象,在超润滑领域和摩擦研究领域取得突破进展。


实现理想的超润滑需具备3个前提条件:
1、接触表明必须是晶面,甚至不能有单个原子厚度的台阶。公认的可加工成工业级最平表⾯面的材料之一单晶硅,实际上无法避免原子级台阶。而石墨烯是单层二维晶体,可单独存在。
2、须物理表面,而不能是化学表面,也就是说,表面原子与面外原子之间需是范德华相互作用,而不能是化学键(共价键、金属键、离子键甚至氢键)。单层石墨烯是面内原子通过非常强的σ化学键相互作用,而层间原子是极弱的物理相互作用,即范德华力。
3、表面间绝对干净,不能有哪怕是原子、分子大小的附着物。目前可以通过纳米擦子法清除接触区的吸附物。但纳米擦子方法有可能面临石墨烯边缘容易起皱和撕裂的挑战。

以上分析可以看出,石墨烯材料是超润滑材料的绝好候选者。比如,研究人员通过理论计算发现氟化石墨烯和二硫化钼异质结能实现稳定的超润滑;石墨烯和六方氮化硼组成的异质结由于二者的晶格失配,它们的界面是天然非公度接触,能实现稳定的超润滑。
 
这里整理了一下石墨烯润滑油的一些特点,可以看一下,以供参考:

一、改变石墨烯相互吸引的特性,使其在润滑油中不团聚,不沉淀!
二、根据石墨烯的物质特性,使用真正适合的分散剂,使其不叠合,才能做到了均匀分散!
三、根据石墨烯的物质特性,采用亲和剂或者物理方式,让润滑油中的改性石墨烯快速吸附到磨擦表面,才能体现石墨烯坚韧、致密及耐磨的特性。否则石墨烯根本起不了作用。利用吸附在磨擦表面上的改性石墨烯之间产生摩擦,“石墨烯的硬度是钢铁的100多200倍”其磨擦系数接近超润状态,磨擦阻力大幅减小,才能提高抗磨减摩性能,减小了运动机械之间的磨损,机械使用寿命才能延长。运动阻力才能减小,升工率才能提升,动力才能增强,最终才能省油。
而传统润滑油,抗磨性提升后,减摩性会下降,减摩性提升后,抗磨性会下降!无法做到双重并举,而油溶性石墨烯应用技术的出现,利用石墨烯超强的抗磨减摩性,超强的热传导性及超强的抗酸碱性,突破了传统的束缚,品质得到了质的飞跃!
四、利用石墨烯与强酸强碱下不产生化学反应的惰性,使其大幅提高润滑油的氧化安定性,维护保养周期更长,高低温状态下粘度变化系数更小,降噪性能更好,油膜抗剪切性能更强,摩擦系数更小,机械使用寿命更长。
五、利用石墨烯超强的热传导性,辅助发动机散热,大幅提高润滑油抗挥发性能,曲轴箱内不易产生油泥和积碳更清洁。有害物质排放更少,更环保。活塞,缸盖、气门积碳量更少,对三元催化器损伤更小,使用寿命更长。
六、利用石墨烯催化剂超强的分散性,对发动机原有的油泥和积碳进行分解。

 
 
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