石墨烯基润滑剂的制备与性能
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Ｊｉｎｇ等［１８］将石墨烯添加到润滑脂中，研究了在 不同 负 载 下 的 摩 擦 性 能。 结 果 表 明，石 墨 烯 在 １００Ｎ负 载 下 不 会 明 显 降 低 ＣＯＦ和 磨 损 程 度；在 ２００Ｎ载 荷 下 ＣＯＦ与 磨 损 量 分 别 降 低 １５．５％ 和 ７４％；当载荷为 ４００Ｎ时，ＣＯＦ与磨损量分别降低 １７．６％和 ６７％。可见，石墨烯的使用，能在一定程 度上提高润滑脂的抗磨和减摩性能。
Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｔｈｅｒｅｓｅａｒｃｈ ｓｔａｔｕｓａｎｄ ｒｅｃｅｎｔｐｒｏｇｒｅｓｓｏｆｇｒａｐｈｅｎｅｂａｓｅｄ ｌｕｂｒｉｃａｎｔｓｉｎ ｒｅｃｅｎｔｙｅａｒｓａｒｅ ｒｅｖｉｅｗｅｄ．Ｔｈｅｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔｔｒｅｎｄａｎｄｋｅｙｔｅｃｈｎｏｌｏｇｉｅｓｔｏｂｅｓｏｌｖｅｄａｒｅａｎａｌｙｚｅｄａｎｄｄｉｓｃｕｓｓｅｄ．Ｉｍｐｒｏｖｉｎｇ ｔｈｅｄｉｓｐｅｒｓｉｏｎｅｆｆｅｃｔｏｆｇｒａｐｈｅｎｅｉｎｌｕｂｒｉｃａｎｔｓｙｓｔｅｍａｎｄｄｅｖｅｌｏｐｉｎｇｌｏｗｃｏｓｔａｎｄｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔａｌｌｙｆｒｉｅｎｄｌｙ ｐｒｅｐａｒａｔｉｏｎｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙｏｆｆｕｎｃｔｉｏｎａｌｉｚｅｄｇｒａｐｈｅｎｅｆｏｒｌｕｂｒｉｃａｎｔｗｉｌｌｂｅｔｈｅｍａｉｎｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔｄｉｒｅｃｔｉｏｎｉｎ ｔｈｅｆｕｔｕｒｅ． Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：ｌｕｂｒｉｃａｎｔ；ｇｒａｐｈｅｎｅ；ｆｕｎｃｔｉｏｎａｌｉｚｅｄｇｒａｐｈｅｎｅ；ｆｒｉｃｔｉｏｎ
摘 要：综述了近年石墨烯基润滑剂的研究现状和最新进展，并对其今后的发展趋势和需要解决的关键技术进行 了分析与讨论。提高石墨烯在润滑剂体系中的分散效果和开发润滑剂用功能化石墨烯的低成本、绿色环保制备技 术将是今后的主要发展方向。 关键词：润滑剂；石墨烯；功能化石墨烯；摩擦 中图分类号：ＴＱ４２３．９１ 文献标识码：Ａ 文章编号：１６７１－３２０６（２０１９）０７－１７４０－０４
王娟梅等［１９］研 究 了 石 墨 烯 润 滑 油 对 铁 基 粉 末 冶金制品的性能影响。摩擦实验表明，石墨烯润滑 油 将 铁 基 粉 末 冶 金 试 样 的 ＣＯＦ从 ０７９降 低 至 ０３５，同时还提升了试样的摩擦稳定性。
收稿日期：２０１８１２２９ 修改稿日期：２０１９０１２５ 基金项目：河北省科技支撑计划项目（１７２１１４０３Ｄ） 作者简介：闫思梦（１９９３－），女，河北石家庄人，河北科技大学在读硕士研究生，师从赵雄燕教授，主要从事高性能拉丝液
第 ４８卷第 ７期 ２０１９年 ７月
应 用 化 工 ＡｐｐｌｉｅｄＣｈｅｍｉｃａｌＩｎｄｕｓｔｒｙ
Ｖｏｌ．４８Ｎｏ．７ Ｊｕｌ．２０１９
石墨烯基润滑剂的制备与性能
闫思梦１，张少丹２，杨旺２，许永清２，赵雄燕１，３
（１．河北科技大学 材料科学与工程学院，河北 石家庄 ０５００１８；２．河北纳泰化工有限公司，河北 石家庄 ０５２１６０； ３．河北省航空轻质复合材料工程实验室，河北 石家庄 ０５００１８）
第 ７期
闫思梦等：石墨烯基润滑剂的制备与性能
１７４１
氧化石墨烯 （ＧＯ）片层间距大，在没有外界因 素帮助下就可以分散在水中，且燃烧耗尽时不会产 生有毒颗粒或灰烬，所以 ＧＯ片材也被认为是绿色 润滑剂的添加剂 。 ［２０］
Ｂｅｒｎａｄｅｔｔｅ［２１］通过高 压 均 化 制 备 了 热 还 原 氧 化 石墨（ＴＲＧＯ）在酯油中的新型分散体。摩擦实验测 定结果显示，与炭黑和石墨的分散体相比，含 ＴＲＧＯ 的配方显示出更加优异的摩擦性能和较低的磨损 率。此外，优 异 的 层 结 构 还百度文库可 有 效 提 高 摩 擦 热 的 消散。
的制备与性能研究。电话：１５５１２１７２２０３，Ｅ－ｍａｉｌ：２５６４０２７７７４＠ｑｑ．ｃｏｍ 通讯联 系 人：赵 雄 燕，男，河 北 丰 润 人，教 授，博 士，从 事 高 性 能 高 分 子 材 料 及 精 细 化 工 材 料 的 研 究。电 话：０３１１－
８８６３２４２５，Ｅ－ｍａｉｌ：ｚｈａｏｘｙ６６＠１２６．ｃｏｍ
Ｐｒｅｐａｒａｔｉｏｎａｎｄｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓｏｆｇｒａｐｈｅｎｅｂａｓｅｄｌｕｂｒｉｃａｎｔｓ
ＹＡＮＳｉｍｅｎｇ１，ＺＨＡＮＧＳｈａｏｄａｎ２，ＹＡＮＧＷａｎｇ２，ＸＵＹｏｎｇｑｉｎｇ２，ＺＨＡＯＸｉｏｎｇｙａｎ１，３
（１．ＣｏｌｌｅｇｅｏｆＭａｔｅｒｉａｌＳｃｉｅｎｃｅａｎｄＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，ＨｅｂｅｉＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙｏｆＳｃｉｅｎｃｅａｎｄＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙ， Ｓｈｉｊｉａｚｈｕａｎｇ０５００１８，Ｃｈｉｎａ；２．ＨｅｂｅｉＮａｔａｉＣｈｅｍｉｃａｌＣｏ．，Ｌｔｄ．，Ｓｈｉｊｉａｚｈｕａｎｇ０５２１６０，Ｃｈｉｎａ； ３．ＨｅｂｅｉＡｅｒｏｎａｕｔｉｃａｌＬｉｇｈｔｗｅｉｇｈｔＣｏｍｐｏｓｉｔｅＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇＬａｂｏｒａｔｏｒｙ，Ｓｈｉｊｉａｚｈｕａｎｇ０５００１８，Ｃｈｉｎａ）
单层石墨烯的发现对于超薄二维材料的发展翻 开了新的篇 章 ［８１２］，同 时 也 为 高 性 能 润 滑 剂 的 发 展 提供了新的候选材料 。 ［１３］ 本文较系统地阐述了石 墨烯作为添加剂在润滑剂领域的应用现状、存在的 技术难题及其未来的发展前景。
１ 石墨烯（氧化石墨烯）基润滑剂
研究发现，由于石墨烯优异的机械性能和自润 滑性能，在润滑剂中添加少量的石墨烯材料便能明 显降低材料的摩擦系数（ＣＯＦ）［１４］，且形成的摩擦吸 附膜使耐磨性能提升［１５１７］。
Ｈｏｌｍｂｅｒｇ等研究发现，材料表面产生的摩擦力 占消耗能量的 ３０％ ～５０％［１２］。因此，摩擦与磨损 是机械 设 备 失 效 和 能 耗 增 加 的 核 心 因 素 。 ［３４］ 目 前，人类社会发展面临能源逐渐消耗，但需求量急剧 增加的难题。为减少甚至消除摩擦和磨损中所消耗 的能量，新型高性能耐磨材料的开发越来越引起人 们的关注［５６］。近年，随机械设备的迅速发展，润滑 油面临重载、高温、高速等一系列恶劣环境，为满足 这些需求，高性能添加剂的选择至关重要，其可通过 改善抗磨损能力、减摩性能和提高极压性能等来提 高机械设备的使用寿命［６７］。
Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｔｈｅｒｅｓｅａｒｃｈ ｓｔａｔｕｓａｎｄ ｒｅｃｅｎｔｐｒｏｇｒｅｓｓｏｆｇｒａｐｈｅｎｅｂａｓｅｄ ｌｕｂｒｉｃａｎｔｓｉｎ ｒｅｃｅｎｔｙｅａｒｓａｒｅ ｒｅｖｉｅｗｅｄ．Ｔｈｅｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔｔｒｅｎｄａｎｄｋｅｙｔｅｃｈｎｏｌｏｇｉｅｓｔｏｂｅｓｏｌｖｅｄａｒｅａｎａｌｙｚｅｄａｎｄｄｉｓｃｕｓｓｅｄ．Ｉｍｐｒｏｖｉｎｇ ｔｈｅｄｉｓｐｅｒｓｉｏｎｅｆｆｅｃｔｏｆｇｒａｐｈｅｎｅｉｎｌｕｂｒｉｃａｎｔｓｙｓｔｅｍａｎｄｄｅｖｅｌｏｐｉｎｇｌｏｗｃｏｓｔａｎｄｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔａｌｌｙｆｒｉｅｎｄｌｙ ｐｒｅｐａｒａｔｉｏｎｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙｏｆｆｕｎｃｔｉｏｎａｌｉｚｅｄｇｒａｐｈｅｎｅｆｏｒｌｕｂｒｉｃａｎｔｗｉｌｌｂｅｔｈｅｍａｉｎｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔｄｉｒｅｃｔｉｏｎｉｎ ｔｈｅｆｕｔｕｒｅ． Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：ｌｕｂｒｉｃａｎｔ；ｇｒａｐｈｅｎｅ；ｆｕｎｃｔｉｏｎａｌｉｚｅｄｇｒａｐｈｅｎｅ；ｆｒｉｃｔｉｏｎ
摘 要：综述了近年石墨烯基润滑剂的研究现状和最新进展，并对其今后的发展趋势和需要解决的关键技术进行 了分析与讨论。提高石墨烯在润滑剂体系中的分散效果和开发润滑剂用功能化石墨烯的低成本、绿色环保制备技 术将是今后的主要发展方向。 关键词：润滑剂；石墨烯；功能化石墨烯；摩擦 中图分类号：ＴＱ４２３．９１ 文献标识码：Ａ 文章编号：１６７１－３２０６（２０１９）０７－１７４０－０４
王娟梅等［１９］研 究 了 石 墨 烯 润 滑 油 对 铁 基 粉 末 冶金制品的性能影响。摩擦实验表明，石墨烯润滑 油 将 铁 基 粉 末 冶 金 试 样 的 ＣＯＦ从 ０７９降 低 至 ０３５，同时还提升了试样的摩擦稳定性。
收稿日期：２０１８１２２９ 修改稿日期：２０１９０１２５ 基金项目：河北省科技支撑计划项目（１７２１１４０３Ｄ） 作者简介：闫思梦（１９９３－），女，河北石家庄人，河北科技大学在读硕士研究生，师从赵雄燕教授，主要从事高性能拉丝液
第 ４８卷第 ７期 ２０１９年 ７月
应 用 化 工 ＡｐｐｌｉｅｄＣｈｅｍｉｃａｌＩｎｄｕｓｔｒｙ
Ｖｏｌ．４８Ｎｏ．７ Ｊｕｌ．２０１９
石墨烯基润滑剂的制备与性能
闫思梦１，张少丹２，杨旺２，许永清２，赵雄燕１，３
（１．河北科技大学 材料科学与工程学院，河北 石家庄 ０５００１８；２．河北纳泰化工有限公司，河北 石家庄 ０５２１６０； ３．河北省航空轻质复合材料工程实验室，河北 石家庄 ０５００１８）
第 ７期
闫思梦等：石墨烯基润滑剂的制备与性能
１７４１
氧化石墨烯 （ＧＯ）片层间距大，在没有外界因 素帮助下就可以分散在水中，且燃烧耗尽时不会产 生有毒颗粒或灰烬，所以 ＧＯ片材也被认为是绿色 润滑剂的添加剂 。 ［２０］
Ｂｅｒｎａｄｅｔｔｅ［２１］通过高 压 均 化 制 备 了 热 还 原 氧 化 石墨（ＴＲＧＯ）在酯油中的新型分散体。摩擦实验测 定结果显示，与炭黑和石墨的分散体相比，含 ＴＲＧＯ 的配方显示出更加优异的摩擦性能和较低的磨损 率。此外，优 异 的 层 结 构 还百度文库可 有 效 提 高 摩 擦 热 的 消散。
的制备与性能研究。电话：１５５１２１７２２０３，Ｅ－ｍａｉｌ：２５６４０２７７７４＠ｑｑ．ｃｏｍ 通讯联 系 人：赵 雄 燕，男，河 北 丰 润 人，教 授，博 士，从 事 高 性 能 高 分 子 材 料 及 精 细 化 工 材 料 的 研 究。电 话：０３１１－
８８６３２４２５，Ｅ－ｍａｉｌ：ｚｈａｏｘｙ６６＠１２６．ｃｏｍ
Ｐｒｅｐａｒａｔｉｏｎａｎｄｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓｏｆｇｒａｐｈｅｎｅｂａｓｅｄｌｕｂｒｉｃａｎｔｓ
ＹＡＮＳｉｍｅｎｇ１，ＺＨＡＮＧＳｈａｏｄａｎ２，ＹＡＮＧＷａｎｇ２，ＸＵＹｏｎｇｑｉｎｇ２，ＺＨＡＯＸｉｏｎｇｙａｎ１，３
（１．ＣｏｌｌｅｇｅｏｆＭａｔｅｒｉａｌＳｃｉｅｎｃｅａｎｄＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，ＨｅｂｅｉＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙｏｆＳｃｉｅｎｃｅａｎｄＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙ， Ｓｈｉｊｉａｚｈｕａｎｇ０５００１８，Ｃｈｉｎａ；２．ＨｅｂｅｉＮａｔａｉＣｈｅｍｉｃａｌＣｏ．，Ｌｔｄ．，Ｓｈｉｊｉａｚｈｕａｎｇ０５２１６０，Ｃｈｉｎａ； ３．ＨｅｂｅｉＡｅｒｏｎａｕｔｉｃａｌＬｉｇｈｔｗｅｉｇｈｔＣｏｍｐｏｓｉｔｅＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇＬａｂｏｒａｔｏｒｙ，Ｓｈｉｊｉａｚｈｕａｎｇ０５００１８，Ｃｈｉｎａ）
单层石墨烯的发现对于超薄二维材料的发展翻 开了新的篇 章 ［８１２］，同 时 也 为 高 性 能 润 滑 剂 的 发 展 提供了新的候选材料 。 ［１３］ 本文较系统地阐述了石 墨烯作为添加剂在润滑剂领域的应用现状、存在的 技术难题及其未来的发展前景。
１ 石墨烯（氧化石墨烯）基润滑剂
研究发现，由于石墨烯优异的机械性能和自润 滑性能，在润滑剂中添加少量的石墨烯材料便能明 显降低材料的摩擦系数（ＣＯＦ）［１４］，且形成的摩擦吸 附膜使耐磨性能提升［１５１７］。
Ｈｏｌｍｂｅｒｇ等研究发现，材料表面产生的摩擦力 占消耗能量的 ３０％ ～５０％［１２］。因此，摩擦与磨损 是机械 设 备 失 效 和 能 耗 增 加 的 核 心 因 素 。 ［３４］ 目 前，人类社会发展面临能源逐渐消耗，但需求量急剧 增加的难题。为减少甚至消除摩擦和磨损中所消耗 的能量，新型高性能耐磨材料的开发越来越引起人 们的关注［５６］。近年，随机械设备的迅速发展，润滑 油面临重载、高温、高速等一系列恶劣环境，为满足 这些需求，高性能添加剂的选择至关重要，其可通过 改善抗磨损能力、减摩性能和提高极压性能等来提 高机械设备的使用寿命［６７］。