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蘭州理工大學(xué)材料科學(xué)與工程學(xué)院、中國科學(xué)院蘭州化學(xué)物理研究所固體潤滑國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室Jinshan He等--物理改性氟化石墨烯與可溶性淀粉雜化水基潤滑添加劑體系的摩擦性能
本研究設(shè)計(jì)了一種具有優(yōu)異減摩和抗磨性能的可溶性淀粉(SS)和物理改性氟化石墨烯(FG)的混合添加劑體系,以滿足未來對(duì)水基潤滑的需求。采用表面活性劑對(duì)氟化石墨進(jìn)行高速剪切剝落,得到了具有兩親性的改性FG納米片。改性后的FG通過形成邊界潤滑膜,顯著提高了水基潤滑劑的承載性能和邊界潤滑性能,而SS進(jìn)一步提高了減摩性能和邊界潤滑膜的形態(tài)性能,特別是在磨合期間。在最佳比例(0.3 wt% FG和0.6 wt% SS)下,混合潤滑油協(xié)同降低相應(yīng)的摩擦系數(shù)和磨損率約90%。
 
圖1. FG的制備工藝示意圖。
 
圖2. (a) FGi樣品剝落前的TEM圖像,(b) FG/CTAC納米片樣品剝落后的TEM和HR-TEM圖像,(c-f) FG/CTAC樣品剝落后的TEM圖像及相應(yīng)的元素映射圖像
 
圖3. (a) FGi/CTAC剝離前和FG/CTAC剝離后對(duì)應(yīng)的FT-IR吸收光譜和(b) TG曲線。
 
圖4. (a) FGi和FG/CTAC的XPS測量光譜,(b) FGi和(c) FG/CTAC的C1s精細(xì)光譜,(d) FGi、FGi/CTAC和FG/CTAC的F1s精細(xì)光譜。
 
圖5. (a)表面活性劑改性前后FG/CTAC在相同濃度為0.2 mg/mL的不同溶劑中的分散性,相同濃度為1 mg/mL的(b) FG/CTAC和(c) SS/FG水相分散體的分散性和隨時(shí)間變化的光學(xué)照片。
 
圖6. 具有不同濃度相應(yīng)添加劑的潤滑劑在設(shè)定條件(20N,2Hz,6mm)下的摩擦系數(shù)曲線和磨損率:(a,b)SS,(c,d)FG/CTAC和(e,f)SS/FG。
 
圖7. (a)在設(shè)定條件下(20 N, 2 Hz, 6 mm),純水和各種潤滑劑0.6 wt% SS, 0.3 wt% FG/CTAC, SS/FG混合潤滑下的摩擦系數(shù)曲線和(b)磨損率;不同(c)摩擦對(duì)和(d)載荷下SS/FG潤滑劑的摩擦系數(shù)和磨損率。
 
圖8. (a) FG/CTAC和(b)添加潤滑劑的SS/FG潤滑黃銅基片,摩擦5min和30 min后形成的潤滑膜的拉曼光譜, (c)在設(shè)定條件下(20 N, 2 Hz, 6 mm)添加不同添加劑的潤滑劑經(jīng)過不同摩擦次數(shù)后的磨損率比較。
 
圖9.不同添加劑(a) SS、(b) FG/CTAC、(c) SS/FG的潤滑劑的摩擦膜SEM圖像及相應(yīng)的磨損疤痕表面EDS映射圖像。
 
圖10. 含有不同添加劑的水基潤滑劑的潤滑機(jī)理圖。
 
       相關(guān)研究成果由蘭州理工大學(xué)材料科學(xué)與工程學(xué)院、中國科學(xué)院蘭州化學(xué)物理研究所固體潤滑國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室Jinshan He等人于2023年發(fā)表在Tribology International
 (https://doi.org/10.1016/j.triboint.2023.108412)上。原文:Tribological properties of physically modified fluorinated graphene and soluble starch hybrid as water-based lubricating additive system。

轉(zhuǎn)自《石墨烯研究》公眾號(hào)
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