石墨烯及其复合材料摩擦学研究进展

摘要

石墨烯是一种高性能的二维纳米润滑材料,被广泛应用于摩擦学领域。本文介绍了石墨烯独特的层状结构和表面形貌赋予其优异的本征摩擦性能,包括层间滑移行为加快了非公度转变,构织石墨烯表面褶皱储存纳米粒子降低其表面摩擦系数。归纳了作为第三体介质研究其复合润滑性能存在的问题,包括团聚现象及分散性差等。重点综述了石墨烯复合润滑的研究进展,其中包括将其引入润滑体系中制备复合添加剂,发挥其与各添加相之间的协同作用;阐述了流体切削过程中石墨烯纳米粒子具有修复金属材料加工表面的功能,有效抑制了摩擦温升,降低了切削过程的摩擦系数;将其作为增强相通过溶液共混、层压烧结、氧化改性、原位聚合等成型工艺制备复合材料。概述了提高石墨烯与各组分之间协同性以及与基体材料结合强度的方法,总结了其改善材料减摩耐磨性能的作用机理。展望了石墨烯及其复合材料的未来研究趋势,并提出了仍需进一步开展的研究工作。