石墨烯基纳米粒子由于其显着的物理和化学性质而作为润滑剂添加剂, 获得了科学家极大的兴趣。 随着植物油作为可生物降解润滑剂的使用越来越多，特别是在对环境影响很大的领域，许多研究集中在使用基于石墨烯的纳米片作为可生物降解润滑剂的添加剂，从而使其性能优于商业矿物油。
减少摩擦和改善润滑是许多工程应用中最关键的因素之一。 高级润滑对于提高几乎任何机构的耐用性、效率和性能都至关重要。 在运输、发电和汽车行业，改进的润滑油也有助于减少碳排放。
用于更可持续润滑剂的生物基原料
目前，大多数市售润滑油严重依赖合成或石油基产品的使用，这引起了严重的环境问题。在现代社会，需要更多以化石为基础的产品，包括润滑油，以满足不断增长的能源需求。
专家估计，全世界每年使用 30 至 4000 万吨润滑剂。由于事故和处置不当，总量的一半以上被释放回环境中，造成环境污染和危害。
化石资源的枯竭和对环境退化的日益关注刺激了绿色能源系统的发展和可持续资源的利用，作为矿物产品的潜在替代品。特别是，生物基润滑剂作为矿物基润滑剂的替代品引起了人们的兴趣。
生物基润滑剂通常来自原材料，例如植物油、动物脂肪或其他环保的碳氢化合物。除了易于生物降解和可再生外，与矿物油相比，生物基润滑剂还具有良好的润滑性、高闪点、高粘度指数和良好的抗剪切性。
基于石墨烯的纳米粒子在润滑剂中用作摩擦改进剂
近年来，纳米材料已成为潜在的环境友好型添加剂，可改善润滑剂性能。 纳米粒子添加剂的应用基于固体润滑原理，其中固体润滑剂的层状结构，如石墨或二硫化钼，平行于运动方向。
这种纳米材料在极压应用中作为抗磨损和减摩添加剂特别有用。
在各种层状纳米粒子中，石墨烯和氧化石墨烯（GO）自发现以来就引起了广泛的关注。 石墨烯基纳米粒子的独特片状结构可以轻松接触摩擦接触表面。
此外，石墨烯及其衍生物优异的机械强度及其惰性化学性质可减少机械磨损并抑制对滑动表面的腐蚀和氧化损伤。
使用农业副产品作为润滑剂
最近，来自印度和罗马尼亚的研究人员开发了一种新型腰果壳油 (CNSL) 和纯蓖麻油 (NCO) 混合物，辅以还原氧化石墨烯 (RGO) 纳米颗粒，作为商业不可生物降解油的可生物降解替代品。该研究发表在《分子液体杂志》上。
CNSL是从腰果壳柔软的蜂窝状结构中提取的深褐色粘稠液体，是腰果生产的农业副产品。 CNSL 是一种用于合成生物基苯酚基聚合物的可再生原料。
NCO 是从蓖麻籽中提取的植物油，作为可再生原料用于各种工业部门，包括化妆品、制药和化学制造。通过混合这两种油，研究人员旨在将 NCO 的高粘度（40 ℃时为 242.81 厘沲）与 CNSL 的优异生物降解性相结合，创造出一种性能优于传统矿物油润滑剂的生物降解润滑剂。
还原氧化石墨烯提高了可生物降解润滑剂的性能
为了提高润滑剂的性能，研究团队在混合物中使用 RGO 作为摩擦改进剂添加剂。 与也是一种有效固体润滑剂的石墨烯不同，RGO 在分散到液体中时（尤其是在极性液体中）不会聚集。 此外，通过氧化石墨烯的化学还原，可以低成本大量生产RGO。
该工艺在氧化石墨烯表面引入了极性基团和直烃尾，提高了RGO的混溶性，补充了润滑剂的抗磨减摩性能。
为了优化新的可生物降解混合物中 CNSL、NCO 和 r-GO 的百分比，研究人员将 CNSL 的含量在 10-70 vol% 的范围内变化，同时用 0.1-2 wt% 的 RGO 添加剂补充混合物。 在一系列摩擦学测试中，将混合物的润滑性能与商业矿物油的性能进行了比较。
混合绿色植物油优于矿物油
实验结果表明，CNSL/NCO 共混物中 RGO 摩擦改进剂的最佳含量在 0.5-1.0 wt% 的范围内。 对含有 0.5% RGO 和 40% CNSL 的混合物测得的最低摩擦系数为 0.0399，与为商业油测得的摩擦系数 (0.1044) 相比提高了 60% 以上。
在测试齿轮箱机构中，新型可生物降解混合物的性能也优于商业矿物油和纯 NCO 作为润滑剂。 测试结果证明，新的可生物降解 CNSL/NCO 混合物，辅以 RGO 摩擦改性剂，可以在各种应用中成功替代传统矿物油。
研究人员设想，使用植物油混合物和 RGO 纳米颗粒添加剂将为更广泛的工业应用中的可持续润滑铺平道路。
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