宁波材料所研发出石墨烯润滑剂 为机械摩擦问题提供新方案

近日,中国科学院宁波材料技术与工程研究所海洋功能材料团队基于石墨烯,开发出了一种新的环境友好型水基润滑剂,为机械摩擦问题提供了新的解决方案。目前,相关研究成果已发表在国际著名SCI期刊《Carbon》上,并申请了国家发明专利。

摩擦磨损现象普遍存在于机械系统的运动部件中,其会导致巨大的能量消耗,并引起机械部件损坏。水基润滑剂是一种环境友好型润滑剂,可应用于降低机械摩擦,但是其实际应用却因较低的运动粘度、有限的润滑性能和易腐蚀性而受限。

近日,中国科学院宁波材料技术与工程研究所海洋功能材料团队基于石墨烯,开发出了一种新的环境友好型水基润滑剂,为机械摩擦问题提供了新的解决方案。目前,相关研究成果已发表在国际著名SCI期刊《Carbon》上,并申请了国家发明专利。

“石墨烯是一种二维碳基纳米材料,具有优异力学性能,材料片层之间的滑动摩擦系数极低。发展石墨烯基水润滑添加剂,有望突破现有水润滑介质的性能极限,能大幅提升先进水润滑系统的寿命和可靠性。”团队相关负责人表示。

(a) PEG-G合成示意图,(b) PEG-G作为水基润滑添加剂的摩擦系数,(c) 润滑机理图 宁波材料所 供图

通过一系列化学研究方式,团队以甲苯二异氰酸酯作为桥联剂,制备出了单端带有氨基的聚乙二醇衍生物(PEG),利用其上的氨基与羧基化石墨烯上的羧基发生酰胺化反应,最终得到聚乙二醇共价键功能化修饰的石墨烯(PEG-G)。

“PEG提高了石墨烯的水分散性和对摩擦副(两个既直接接触又产生相对摩擦运动的物体所构成的体系称为摩擦副)的润湿性,使其在摩擦副表面形成润滑保护膜,避免了摩擦副之间的直接接触,从而降低了摩擦系数和磨损率,摩擦系数最大降低约39%,磨损率最大降低约81%。”该负责人介绍。

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