本研究設計了一種具有優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，以滿足未來對水基潤滑的需求。采用表面活性劑對氟化石墨進行高速剪切剝落，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進一步提高了減摩性能和邊界潤滑膜的形態性能，特別是在磨合期間。在最佳比例(0.3 wt% FG和0.6 wt% SS)下，混合潤滑油協同降低相應的摩擦系數和磨損率約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圖像及相應的元素映射圖像
圖3. (a) FGi/CTAC剝離前和FG/CTAC剝離后對應的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精細光譜，(d) FGi、FGi/CTAC和FG/CTAC的F1s精細光譜。
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間變化的光學照片。
圖6. 具有不同濃度相應添加劑的潤滑劑在設定條件（20N，2Hz，6mm）下的摩擦系數曲線和磨損率：（a，b）SS，（c，d）FG/CTAC和（e，f）SS/FG。
圖7. (a)在設定條件下(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曲線和(b)磨損率;不同(c)摩擦對和(d)載荷下SS/FG潤滑劑的摩擦系數和磨損率。
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)在設定條件下(20 N, 2 Hz, 6 mm)添加不同添加劑的潤滑劑經過不同摩擦次數后的磨損率比較。
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理圖。
相關研究成果由蘭州理工大學材料科學與工程學院、中國科學院蘭州化學物理研究所固體潤滑國家重點實驗室Jinshan He等人于2023年發表在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。
轉自《石墨烯研究》公眾號
