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1、石墨烯增強的固體潤滑薄膜制備材料研1203Z1205020石南起層狀物固體潤滑薄膜是固體潤滑薄膜中最常用的形式，固體潤滑是指利用某些具有特殊晶體特性的固體材料來改善接觸表面之間摩擦磨損程度的潤滑方式，其突出的優(yōu)點是能滿足流體潤滑無法滿足的某些特殊工況對潤滑的要求，如高溫、高負荷、超低溫、超高真空、強氧化、強輻射等。固體潤滑材料可以塊狀或粉末的形式使用，但更多的是以薄膜（涂層）的方式使用。固體潤滑薄膜在摩擦時固體潤滑劑在對偶材料表面形成轉移膜，使摩擦發(fā)生在潤滑劑內部，從而減少摩擦，降低磨損。潤滑膜一方面
2、可以防止對偶材料表面直接接觸，另一方面可以減小接觸薄層的剪切強度，從而顯著減小摩擦系數。固體潤滑材料類型可分為層狀物、聚合物、軟金屬和無機化合物4類。層狀物（硫化亞鐵、二硫化鉬、石墨、二硫化鎢）固體潤滑薄膜是常用的固體潤滑材料，具有良好的摩擦學性能。在航空、航天、汽車工業(yè)等領域都有應用，但由于起主要作用的固體潤滑相本身的差別，這4種固體潤滑薄膜有著各自的最適合用途和使用條件要求。在固體潤滑劑中，石墨以其來源廣、價格低、固體潤滑效果好等特點，大量應用于工業(yè)生產已有上百年的歷史。其固體潤滑機理及工業(yè)實用效
3、能已得到大量的研究及驗證。從碳原子的結構分析，石墨材料本身就存在著潤滑性，同一層面的碳原子間的距離很近，為0.142nm，層面之間碳原子的距離為0.3345nm。根據石墨的晶體結構可知，同一平面網層每個碳原子和相鄰的三個碳原子間的距離都相等，構成正六邊形環(huán)。由于每個碳原子除與同一網層平面內的三個碳原子以強共價鍵結合外，還要與臨近網層中的碳原子以較弱的次價鍵相結合，因此網層之間有較弱的力將其結合在一起。由于原子間的距離愈大，其結合力要比同一層內碳原子間的結合力小100多倍，所以層與層之間的結合就比較松。
4、因此石墨在受到外力作用時層面容易發(fā)生解理，出現解理面（基面），所以石墨具有潤滑的性質。目前常用的石墨涂層制備方法是熱噴涂法。為了拓展固體潤滑石墨涂層的制備方法，利用溶膠凝膠法在45鋼基體上制備了4種不同質量分數的石墨涂層。石墨烯是單層碳原子緊密排列而形成的一種炭質新材料，具有單層二維蜂窩狀晶格結構，是目前世界上公認的最薄的二維材料(厚度只有0.335mm)。由于其特殊的微觀結構，石墨烯具有極好的力學、熱導性和電學性能，有望在微電子、信息、能源、材料和生物醫(yī)藥等領域具有重大的應用前景。但是，結構完整的石
5、墨烯化學穩(wěn)定性高，很難將其在器件上進行組裝，從而限制了其深入應用。而基于氧化石墨烯表面活性官能團開展的石墨烯功能化研究為其表面組裝和修飾提供了可能。天然石墨不親水也不親油，由天然石墨剝離所得的片層石墨烯如果在還原之前不經過化學處理，在還原過程中也會很快地聚集在一起，重新生成塊狀石墨，很難得到所想要的片層石墨烯。即使得到少量的片層石墨烯也會具有不親水、不親油的性質，這樣的性質同樣使其不能很好地與其它材料進行復合，限制了石墨烯的廣泛應用，其復合材料也不能充分發(fā)揮石墨烯優(yōu)越的性能。石墨烯微片（Graphen
6、eNanoplatelets)是指碳層數多于10層、厚度在5-100納米范圍內的超薄的石墨烯層狀堆積體。在有的文獻中，也稱為GrapheneNanosheets。石墨烯微片保持了石墨原有的平面型碳六元環(huán)共軛晶體結構，具有優(yōu)異的機械強度、導電、導熱性能，以及良好的潤滑、耐高溫和抗腐蝕特性。相對于普通石墨，石墨烯微片的厚度處在納米尺度范圍內，但其徑向寬度可以達到數個到數十個微米，具有超大的形狀比（直徑/厚度比）?？梢蕴岣咚苣z的導熱及散熱性能、塑膠導電及抗靜電改性、增強塑膠的強度、改善塑膠的耐磨、潤滑性能及
7、耐腐蝕性。也可采用氧化石墨烯與固體潤滑薄膜復合的方式。氧化石墨烯是石墨烯的氧化物，其顏色為棕黃色，市面上常見的產品有粉末狀、片狀以及溶液狀的。氧化石墨烯薄片是石墨粉末經化學氧化及剝離后的產物，氧化石墨烯是單一的原子層，可以隨時在橫向尺寸上擴展到數十微米，因此，其結構跨越了一般化學和材料科學的典型尺度。氧化石墨烯可視為一種非傳統(tǒng)型態(tài)的軟性材料，具有聚合物、膠體、薄膜，以及兩性分子的特性。氧化石墨烯長久以來被視為親水性物質，因為其在水中具有優(yōu)越的分散性，但是，相關實驗結果顯示，氧化石墨烯實際上具有兩親性，
8、從石墨烯薄片邊緣到中央呈現親水至疏水的性質分布。因此，氧化石墨烯可如同界面活性劑一般存在界面，并降低界面間的能量。氧化石墨烯是一種性能優(yōu)異的新型碳材料，具有較高的比表面積和表面豐富的官能團。氧化石墨烯復合材料包括聚合物類復合材料以及無機物類復合材料更是具有廣泛的應用領域，因此氧化石墨烯的表面改性成為另一個研究重點。
