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功能化氟化石墨烯作为润滑剂添加剂的摩擦学性能

氟化石墨烯是一种表面含有氟原子的石墨烯衍生物，其保留了石墨烯的片层结构，同时由于氟原子的存在增加石墨烯的层间距，降低了其表面能，提高热稳定性、化学稳定性及抗腐蚀能力，并使其具有优异的自润滑性能，但同时也增大了疏水性。为解决其作为水基润滑添加剂分散性欠佳的问题，在氟化石墨烯表面引入亲水基团，通过混合碱高温处理氟化石墨制备得到亲水性的氧化氟化石墨烯（OFG）。为拓展其应用范围将其用作润滑油（液体石蜡）添加剂，采用共价功能化法利用三氯十八烷基硅烷对OFG表面进行修饰得到亲油性OOFG。通过SEM、TEM、AFM研究了OFG和OOFG的微观形貌特征和片层厚度，使用XPS、XRD和拉曼光谱等分析了OFG和OOFG的化学组成、表面基团等，证实了OFG成功进行了功能化。将OFG和OOFG分别作为水和液体石蜡油添加剂后的摩擦学测试表明OFG作为水的添加剂能有效改善其润滑性能，其中OFG在水中的添加量为10 mg/mL时，摩擦系数降低了61.78%，磨损体积减小了64.28%；将OOFG作为液体石蜡油的添加剂能够达到有效的抗磨效果，当OOFG在液体石蜡油中的添加量为5 mg/mL时，摩擦系数降低了15.38%，磨损体积减小了71.44%。OFG以及OOFG纳米片在实际摩擦过程中可在金属表面形成保护膜，减弱了摩擦副的直接磨损，最终有效改善了水和液体石蜡油的润滑性能。