石墨烯與非晶碳(a-C)作為固體潤(rùn)滑劑協(xié)同作用，在提高運(yùn)動(dòng)機(jī)械部件的抗摩擦能力方面表現(xiàn)出巨大潛力。然而，實(shí)驗(yàn)中制備的石墨烯結(jié)構(gòu)不可避免地具有復(fù)雜性，準(zhǔn)確地檢驗(yàn)石墨烯添加劑的物理納米結(jié)構(gòu)，與相應(yīng)的界面反應(yīng)之間的摩擦關(guān)系尤為具有挑戰(zhàn)性。在這里，我們使用反應(yīng)分子動(dòng)力學(xué)，模擬解決了石墨烯添加劑在a-C界面的尺寸和含量的協(xié)同效應(yīng)的難題。結(jié)果表明，與石墨烯含量相比，石墨烯的尺寸對(duì)減阻行為更為敏感。對(duì)于每個(gè)石墨烯結(jié)構(gòu)，隨著其含量的增加，摩擦系數(shù)總是先減小然后增大，而當(dāng)固定石墨烯含量時(shí)，摩擦行為表現(xiàn)出對(duì)石墨烯尺寸的顯著相關(guān)性。特別提出了石墨烯添加劑的優(yōu)化尺寸和含量，使其具有良好的抗摩擦性能甚至超潤(rùn)滑性。摩擦界面分析表明，隨著石墨烯尺寸的增大，主導(dǎo)的低摩擦機(jī)理，由基礎(chǔ)油和石墨烯添加劑的高流動(dòng)性協(xié)同作用，轉(zhuǎn)變?yōu)槟Σ两缑娴拟g化和石墨烯誘導(dǎo)的平滑。這些成果揭示了開發(fā)強(qiáng)大的固-液協(xié)同潤(rùn)滑系統(tǒng)的路線圖。
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Figure 1. G潤(rùn)滑油添加劑在不同尺寸和含量下的摩擦模型和摩擦結(jié)果.
Figure 2. 摩擦系數(shù)隨G添加劑粒徑和含量的變化。
Figure 3. 系統(tǒng)中原子分布的深度分布圖。
Figure 4. a-C、基礎(chǔ)油和G添加劑的相互作用。
Figure 5. 摩擦界面結(jié)構(gòu)性能隨G添加劑的用量和尺寸的變化規(guī)律。
Figure 6. G添加劑的用量和用量對(duì)基礎(chǔ)油流動(dòng)性的影響。
相關(guān)研究成果于2020年由中國(guó)礦業(yè)大學(xué)Dekun Zhang課題組，發(fā)表在ACS Applied Materials & Interfaces (DOI: 10.1021/acsami.0c12890 )上。原文：Tailoring the Nanostructure of Graphene as Oil-Based Additive: toward Synergistic Lubrication with Amorphous Carbon Film。
摘自《石墨烯雜志》公眾號(hào)：
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