极热科技研发团队运用自有技术将石墨烯表面改性，研发出石墨烯碳纳米复合材料，能均匀分散在润滑油中，不沉淀、不团聚、不分层，随着机油的流动，在高温和高压的作用下，使金属表面和碳元素发生反应，相当于在气缸和活塞表面镀上一层“石墨烯膜”，镀膜后的金属表面会恢复平整及硬度会大幅增加，同时不易受到化合物溶液的腐蚀，将原来的金属表面摩擦变成石墨烯片层与石墨烯片层之间的摩擦，由于石墨烯0.004超低摩擦系数、超强的硬度等特性，可以为发动机提供持久长效的润滑保护，减少机械表面磨损，提升气缸密闭性，恢复缸压，使燃油燃烧更为充分，起到修复引擎、提升动力、节省燃油、减少有害尾气排放的效果。
极热科技研发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。
科研指导生产
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。”极热集团董事长曹达平说，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。”极热集团董事长曹达平说。
相关生产设备
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。”极热集团董事长曹达平说。
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。
近日，极热科技研发团队极热集团董事长曹达平等以低共熔溶剂（由氯化胆碱和乙二醇制成）插层氧化石墨烯（DES-GOs）构筑了三明治结构的复合润滑添加剂，低共溶溶剂（DESs）与氧化石墨烯纳米片间以氢键网络链接；在PEG 200中分散稳定性优异，120 d无沉淀；导电性能优异的DES-GOs添加后，其平均摩擦系数和磨损体积比PEG200分别降低了38.2%和91.3%，这归功于功能化石墨烯的高分散稳定性、致密摩擦膜的形成、弱的层间剪切效应。
（a）GOs、DES-GOs1:3和DESs1:3的FTIR光谱，（b）DSC和（c）TGA曲线，（d）DES-GOS的制备机理图
“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。极热集团董事长曹达平说，“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。
（a-c）DES-GOs1:3磨损碎屑的TEM图像，（d）电子衍射图，（e）SEM图像和（f-i）EDS映射（C, O, N, Fe）
极热科技研发团队预计，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。
借助离子液体结构的可调控性而给予的性能优势，开展了咪唑基和季鏻基离子液体改性石墨烯及其衍生物组分结构、分散稳定性和润滑机理研究。
DES-GOs1:3的润滑行为与机理
凭借偶联剂的组成与结构优势，研制了面向工业矿物油、合成油（PAO、PEG和酯类油）用的油性石墨烯润滑添加剂，揭示了其构性关系。
构筑了石墨烯及其衍生物量子点、异质结结构，依托小尺寸与结构优势，实现优良分散稳定性与摩擦学性能的调控性。
石墨烯高端应用产业园区
采用进口基础油、进口添加剂和独有石墨烯碳纳米复合材料调制而成，满足国五、国六排放润滑要求，适用于汽油发动机，针对怠速抖、启动难、油耗高、噪音响、震动大、尾气黑六大车症，改善效果明显，是自然吸气、缸内直喷、涡轮增压等车辆引擎的优选。
随着机械运动工况的极端化发展，要求润滑剂必须突破多环境适应性、极端使役的性能稳定性和持久性等诸多技术瓶颈。众所周知，石墨烯因其特有的结构与性能优势，在众多领域展现了良好的应用前景，特别是其优异的力学性能、高的载流子迁移率、热/化学稳定性、低剪切等优势，特别适合作为极端工况应用的润滑添加剂，但其与基础油相容性弱、易团聚沉降严重影响了润滑应用。因此，围绕石墨烯润滑应用的技术瓶颈，开展了大量石墨烯尺寸与结构调控和表面功能化的研究，以期实现在基础油中良好的分散稳定性和发挥优异的减摩、抗磨性能。
不仅在国内市场受到好评，也收获了国际友人的强烈推荐。在极热科技研发团队看来，石墨烯材料可发展系列优异的防护材料，并运用在高端设备上。极热集团董事长曹达平说：“更好地助力建设‘交通强国’，我们接下来将更加聚焦于研究磨损与腐蚀防护技术。”
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