中国矿业大学Dekun Zhang课题组--量身定制石墨烯纳米结构作为油基添加剂：采用非晶碳膜实现协同润滑

石墨烯与非晶碳(a-C)作为固体润滑剂协同作用，在提高运动机械部件的抗摩擦能力方面表现出巨大潜力。然而，实验中制备的石墨烯结构不可避免地具有复杂性，准确地检验石墨烯添加剂的物理纳米结构，与相应的界面反应之间的摩擦关系尤为具有挑战性。在这里，我们使用反应分子动力学，模拟解决了石墨烯添加剂在a-C界面的尺寸和含量的协同效应的难题。结果表明，与石墨烯含量相比，石墨烯的尺寸对减阻行为更为敏感。对于每个石墨烯结构，随着其含量的增加，摩擦系数总是先减小然后增大，而当固定石墨烯含量时，摩擦行为表现出对石墨烯尺寸的显着相关性。特别提出了石墨烯添加剂的优化尺寸和含量，使其具有良好的抗摩擦性能甚至超润滑性。摩擦界面分析表明，随着石墨烯尺寸的增大，主导的低摩擦机理，由基础油和石墨烯添加剂的高流动性协同作用，转变为摩擦界面的钝化和石墨烯诱导的平滑。这些成果揭示了开发强大的固-液协同润滑系统的路线图。

Figure 1. G润滑油添加剂在不同尺寸和含量下的摩擦模型和摩擦结果.

Figure 2. 摩擦系数随G添加剂粒径和含量的变化。

Figure 3. 系统中原子分布的深度分布图。

Figure 4. a-C、基础油和G添加剂的相互作用。

Figure 5. 摩擦界面结构性能随G添加剂的用量和尺寸的变化规律。

Figure 6. G添加剂的用量和用量对基础油流动性的影响。

相关研究成果于2020年由中国矿业大学Dekun Zhang课题组，发表在ACS Applied Materials & Interfaces (DOI: 10.1021/acsami.0c12890 )上。原文：Tailoring the Nanostructure of Graphene as Oil-Based Additive: toward Synergistic Lubrication with Amorphous Carbon Film。