四川在线记者 宁宁 文/图
你知道吗，摩擦消耗掉全世界约三分之一的一次能源（又称天然能源），磨损致使大约60%的机器零部件失效，50%以上的机械装备恶性事故都起源于润滑失效和过度磨损……最常用且有效的方法解决摩擦磨损的办法是，润滑。
记者近日从西南交通大学获悉，该校教授樊小强及其团队成功实现石墨烯复合润滑添加剂批量化低成本制备，解决了石墨烯在工业油品和有机基体中的应用难题，并建立基于石墨烯润滑剂的表界面润滑理论模型，借此打造了具有自主知识产权的多功能复合润滑添加剂，有望打破路博润（Lubrizol）、润英联（Infineum）、雪佛龙奥伦耐（Chevron Oronite）和雅富顿（Afton）四大添加剂公司对于复合剂的技术垄断。
樊小强教授讲解实验原理
何为石墨烯复合润滑添加剂？研制中有哪些难点？
业内人士介绍，由于能实现机械部件表面磨损与腐蚀防护，润滑油脂存在着巨大的市场需求。其中，石墨烯凭借出色的力学性能、较高的载流子迁移率等优势，成为当下大热的先进材料，用于研发高性能润滑材料或润滑添加剂。
“我国是润滑材料的生产与消费大国，但多倾向于生产制造传统润滑油脂，高性能复合润滑添加剂的研发技术被国外垄断。”樊小强说，团队为此将研究方向对准石墨烯基复合添加剂的研制及其强化润滑油膜调控，以石墨烯为润滑油添加剂，让它稳定均匀分散在润滑油中。
为实现目的，本次研究重点在于“调”，主要分为调控和调制。
先看调控。一直以来，石墨烯类材料在润滑油中应用存在难分散、易团聚的难题。“调控的目的是要将润滑油中的石墨烯打散，实现高度弥散及长期分散稳定性。”樊小强说。
相关实验设备
起初，团队多次尝试通过电场、磁场来调控，但发现局部可以实现，但整体效果不佳，大范围应用难。“我们回到材料本身，通过内部原子杂化和表面有机基团调控，实现石墨烯层数和结构与组分的可控性，从而攻克了其在润滑油品中的应用瓶颈。”樊小强说。
再者，石墨烯等二维纳米材料应用于涂料外涂装时，如何实现在涂层中大面积定向排列又是一大难题。
这主要难在涂料调制上，犹如果粒橙饮料，喝之前要摇一摇一样，要把复合润滑添加剂“摇匀”并赋予其电、磁等性能，才能定向地喷涂在高端装备及其零部件表面。该团队为此进行石墨烯、Ti3C2Tx（碳化钛）复合添加剂表界面电性的差异化调制，然后通过电泳沉积方式，实现了填料在涂层的定向排布。
石墨烯齿轮油
“调”的结果显而易见。记者看到，实验室里摆放着一瓶瓶试剂瓶，里面装的便是石墨烯齿轮油、石墨烯液压油等石墨烯复合润滑添加剂产品，液体呈油性，颜色为碳黑色，倒过来一看，没有任何沉淀，石墨烯与润滑油完全融为一体。樊小强说，“调”后成功实现无机物与有机物的界面融合，突破了石墨烯类材料在润滑油中应用难分散、易团聚的难题，形成了自主知识产权的复合润滑剂技术。
该团队预计，本次研制的石墨烯类润滑材料能给机械部件带来一系列的性能优势，比如高负荷下较低的机械应力、遇到双向摩擦也不会出现过早疲劳、确保机器部件拥有较长的使用周期等。
涂覆了石墨烯复合润滑添加剂的螺栓进行盐雾试验后并未出现腐蚀
当前，这款石墨烯增强润滑材料已在土工机械、航空飞行器、高铁等场景中进行规模化或示范应用。该团队还与广西柳工机械股份有限公司联合成立“工程机械润滑剂联合实验室”，目前已建立专用于工程机械的石墨烯润滑剂的生产体系和评价体系。
本月底，该团队将赶赴湖南，为与企业合作的桥梁吊索进行防冰冻灾害的复合涂料现场喷涂。“冬天来了，吊索表面容易受冻雨而结冰，会影响吊索的功能和长期安全可靠性，冰锥融化掉落会造成安全事故，我们要及时给吊索穿上一层‘保护衣’。”樊小强说。
此外，该团队还致力于研发Ti3C2Tx（碳化钛）基功能防护材料。在他们看来，该材料未来可替代石墨烯材料，发展系列性能优异的防护材料可用在高端装备上。“我们接下来将更加聚焦于研究磨损与腐蚀防护技术，更好地助力建设‘交通强国’。”樊小强说。
》》名词解释
石墨烯基：指石墨烯被包裹在其他材料中，形成了一种复合材料。
油膜：机油在发动机中形成的一层保护膜。
杂化：原子轨道的重新组合。
基团：有机物失去一个原子或一个原子团后剩余的部分。
电泳沉积：是一种常用的表面涂覆技术，通过电化学的方法将物质沉积在导体上，广泛应用于材料科学、化学工程等领域。
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