517 / 2021-06-19 09:56:33

氟化石墨烯基复合润滑材料的制备及其摩擦学性能研究

研究表明，氟化石墨烯（Fluorinated Graphene，FG）固体润滑纳米材料在保持了二维纳米材料层间剪切力小、比表面积大以及结构强度高等优点的同时，由于引入了高电负性与高反应活性的氟元素形成碳氟键，使得FG在真空、高温及辐照等极端工况下仍能保持其优异润滑性能，表现出了较硫、磷元素更强的极压抗磨性能。另外，将氟化石墨烯纳米片作为添加剂对于解决低粘度润滑介质（水、植物油及低粘度合成油等）因承载力不足导致的边界摩擦、磨损严重问题具有重要的应用潜力^{[1, 2]}。为了深入了解氟化石墨烯的化学结构对于其摩擦学性能的影响机制以及进一步提高其摩擦学性能，我们近期开展了系列工作：通过对比氟化石墨烯与聚四氟乙烯这两种具有相同化学组成，但在碳骨架结构以及碳氟键强度上具有较大差异的氟化碳材料，证明氟化石墨烯的六元环碳骨架网络以及反应活性更高的单氟碳氟键对于氟化石墨烯摩擦学性能的发挥具有重要影响（图a）；通过在氟化石墨烯纳米片表面引入氧化铈稀土氧化物纳米颗粒构筑具有层级结构的氟化石墨烯纳米复合材料，实现了在不影响氟化石墨烯原有极压性能的基础上，进一步提高了氟化石墨烯的基础油分散稳定性及减摩抗磨性能（图b），从而为氟化石墨烯的功能化改性提供了新思路。