1.高载流子迁移率    2.禁带宽约等于0    3.高热导率热膨胀数非常低    4.高杨式模量    5.高断裂强度

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石墨烯润滑油作用机理

石墨烯改性润滑油作用机制：摩擦表面形成复合保护薄膜（薄膜润滑原理）

1.延长发动机寿命：

二位G和一对CNT有效组合。利用片状G在摩擦表面强附着作用和线状CNT的搭接作用，在摩擦表面生成稳定的保护膜减少部件的直接磨损。

2.提升动力、节油、减排：

该保护薄膜具有多孔性，吸附油脂、磨损产生小颗粒物质、油降解产物等，具有“液-固双润滑”功效。

3.延长润滑油使用寿命：

借助石墨烯优异的导热性能，该保护膜可减少摩擦界面局部热点的产生。

4.可防止干磨：

该保护膜厚度小于几微米，机械运转和停止时，均稳定存在不脱落。

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石墨烯润滑油添加剂作用机理

润滑现象可以用“薄膜润滑”原理进行解释，其中h代表摩擦副间润滑油膜的厚度，Ra代表摩擦副接触面的粗糙度，h/Ra定义为油膜的层数。润滑油膜层数越多，越趋向于薄膜润滑；而当薄膜层数较少时，可能出现干摩擦与薄膜润滑的混合作用。

仅有基础润滑油工作时，由于摩擦副为点接触，且载荷为高载荷，其摩擦机理为临界状态。

1.随着石墨烯的添加，石墨烯不断覆盖在摩擦副表面，摩擦副表面的粗糙度被石墨烯表面的粗糙度所替代，Ra下降，而h基本不变，h/Ra变大，层数变多，润滑机理逐渐趋向薄膜润滑，润滑油力学性能有所提高。

2.当石墨烯质量分数不断增加时，石墨烯在摩擦副表面堆积，阻断润滑油膜的形成，h大幅下降，h/Ra随即下降，润滑机理折回到混合润滑区，

润滑油的摩擦性能反而下降。

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石墨烯润滑油添加剂作用机理

采用四球摩擦损试验机对经油酸处理的石墨烯改性润滑油进行摩擦磨损性能测试。通过观察磨斑表面形貌(图3-3)进一步分析润滑油的摩擦性能。

(a)为润滑油基础油的磨斑表面形貌，左图为扫描电子显微图像，右下角是磨斑光学显微镜的全貌，右图是白光干涉三维图像。从(a)可见，磨斑表面沟壑起伏，粗糙度为464nm，两摩擦副直接的接触使得磨损很大。

(b)是质量分数0.06%的石墨烯润滑油的磨斑表面形貌。对比润滑油基础油，其形貌相对平整，粗糙度下降至220nm，贴合在摩擦副表面的石墨烯保护了摩擦副，增强了润滑油的抗磨性能。

(c)是质量分数5%的石墨烯润滑油的磨斑表面形貌。其表面起伏增加，粗糙度升至775nm，大量堆积在摩擦界面的石墨烯相互接触，成为研磨剂，增强了摩擦副的磨损，润滑油抗磨性能甚至不如润滑油基础油。

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石墨烯润滑油行业的技术难点及解决方案

●石墨烯添加技术难点

含有官能团，极性大，易团聚

1.石墨烯制备技术不够完善；2.多层石墨烯含有官能团

与其他成分的协同效应

1.润滑油中多为有机高分子；2.多层石墨烯含有官能团

●技术难点解决方案

1.石墨烯复合材料

2.改性石墨烯材料

3.分散剂

●环保评价

环境，生物是否有害

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石墨烯复合材料

2020年6月，济南大学材料科学与工程学院曹炳强教授等人，提出了一种简单有效的一步激光辐照策略来制备银/石墨烯纳米复合材料，有效地避免了聚集，具有良好的分散稳定性。单分散银(Ag)纳米球均匀地生长在层状石墨烯片上，这种有规律的层合结构进一步保证了润滑效果的增强。

摩擦学实验表明，加入0.1wt%的复合材料可使摩擦系数和磨斑直径分别降低40%和36%。详细的润滑机理实验表明，这种层状结构引起的自润滑，从滑动摩擦到滚动摩擦的变化，以及由于银纳米球的自修复效应协同贡献了优异的润滑性能。更重要的是，与商用润滑剂添加剂相比，这种银/石墨烯纳米复合材料具有更好的润滑效果，不含金属腐蚀和环境污染元素。

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石墨烯改性材料

2020年5月，西南交通大学材料科学与工程学院材料先进技术重点实验室，提出首次采用粉碎法制备了三己基四乙烯基磷酸二(2-乙基己基)磷酸盐高性能添加剂改性石墨烯凝胶([P66614][DEHP]-G)用于高性能添加剂。所制石墨烯凝胶([P66614][DEHP]-G)即使在高负荷和高温条件下也表现出优异的热稳定性、分散性和摩擦学性能。解决了石墨烯与基础油的界面相容性差等问题。

结论:为了确定([P66614][DEHP]-G)浓度对油的摩擦学行为的影响，在温和摩擦条件下，使用0.25、0.5和0.75wt%[P66614][DEHP]-G油作为润滑剂。(b)0.75wt%[P66614][DEHP]-G油具有好的耐磨性，磨损量比纯油降低~58%。

2020年3月，清华大学张晨辉教授(研究方向:超级润滑)等，成功地开发了一种将十八烷胺和二环己基碳二酰亚胺化学改性石墨烯与一种有效分散剂相结合的分散方法，以实现石墨烯在基础油中的显著分散稳定性。改性石墨烯(0.5wt%)与分散剂(1wt%)在润滑油(PAO-6)中的稳定分散时间可达120天左右。同时，在正常载荷为2N的情况下，钢球对板摩擦系统的摩擦学性能有了显著的提高。滑动面之间的摩擦系数为0.10~，板上磨损轨迹深度为21nm，与纯润滑油(PAO-6)相比，分别下降了44%和90此外，利用拉曼光谱和透射电镜对滑动诱导形成纳米结构摩擦膜的润滑机理进行了分析。