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来自:山东华然新能源集团有限公司 发布日期:2021/4/19 浏览统计:136
石墨烯具有非常薄的纳米层状结构,且具有较高的机械强度、弹性模量和热导率,以及优异的导电性、导热性、表面疏水性,因此非常适合作为高性能润滑油添加剂。大量研究发现适量的石墨烯添加剂作为纳米滑动轴承不仅能够减小摩擦系数,还能通过摩擦吸收膜的形式显著提高润滑剂的承载抗磨性能。将石墨烯添加到润滑油中,发挥其纳米材料特有的物化性能,在润滑油中起到承压骨架的作用,石墨烯可部分渗到摩擦金属表面,改变表面结构,使其硬度发生变化,提高抗氧化、抗腐蚀及抗磨性能。未渗入金属表面的石墨烯填充在摩擦表面的凹凸处,提高摩擦面的承载面积,以降低摩擦系数,提高承压能力。石墨烯提高润滑油的抗摩减磨性能的原因可归结为六个主要原因:石墨烯的小尺寸效应、石墨烯的二维片层结构、石墨烯的防水性、石墨烯的快速导电能力及高导热性、石墨烯高的机械强度等。石墨烯作为润滑油添加剂,具体的优势体现如下:
1、提高润滑油的致密性使得机械间隙更合理,大幅降低油耗、尾气。当存在化学腐蚀气氛,油中有害杂质或酸性蒸汽时,致密度高的摩擦表面膜起到一个隔绝保护的作用。石墨烯的小尺寸效应。石墨烯的小尺寸使得石墨烯能完全填充金属表面的微孔和缺陷,并形成保护膜,这些成千上万如液态的小滚珠能最大限度地减少金属与金属间微孔,增强涂膜的物理隔绝作用,增强涂膜的致密性,更好的起到减磨的效果,节约损耗。石墨烯的二维片层结构。石墨烯的二维片层结构不同于石墨、二硫化钼等常规片层结构,其片层结构间以范德华力连接,作用力较弱,利于层与层之间的相互滑动和复合,提高润滑效率。在重载荷和高温下,摩擦对偶面间的纳米微粒被压平,形成一滑动系,从而降低摩擦和磨损。
2、提高润滑油的抗氧化能力,延长使用寿命石墨烯的快速导电性。特殊结构使得石墨烯具有快速的导电性。分散在润滑油中的石墨烯纳米颗粒,石墨烯的二维片层相互联接成链并构成导电网络(石墨烯的片层结构在二维平面上容易互相接触形成导电网络),使得体系中产生的电子快速穿越薄层表面,抑制润滑油发生氧化,提高润滑油的抗氧化性能。
3、提高润滑油的防水性能石墨烯的防水性。石墨烯的表面效应使得石墨烯与水的接触角很大,对水的浸润性很差,水分子很难被石墨烯吸收,这就是石墨烯的防水性。当在润滑油中加入石墨烯后,石墨烯的防水性会阻止水分子通过进入润滑油,提高润滑油的防水性能,降低因水分子进入引入的润滑油变质。
4、实现润滑油自修复性能纳米石墨烯作为添加剂加入到润滑油中,能牢固的渗嵌到金属机件表面凹痕和微孔中,一定温度下,石墨烯会与金属表面摩擦的微观颗粒产生共晶,填补表面微观沟谷,从而形成一层具有抗磨减摩的修复膜,使原有的金属间的油脂膜或化学膜变成纳米膜,极大的降低磨擦力,使磨擦系数几乎接近零,从而发挥其独特神奇的功能。
5、提高润滑油高温性能石墨烯的耐高温性能。石墨烯在高温、强酸、强碱环境中的稳定性决定了添加石墨烯后的润滑油具有极高的耐高温性能。石墨烯高的导热性。石墨烯高的导热系数,可保证高速运动时摩擦热的快速散发,摩擦界面不会产生过热。满足润滑油高温工作的需求,有效防止因温度不断升高而产生的零件损坏。
6、改善润滑油承载能力石墨烯具有高的机械强度、弹性模量,赋予石墨烯润滑油高的承载能力,能够有效隔离摩擦副。并且球形和准球形的颗粒可以在摩擦副表面形成滚珠轴承效应,表现出良好的润滑性,将宏观的滑动摩擦变成微观的滚动摩擦。石墨烯滑油中的多层石墨烯在润滑系统中循环,进入发动机金属摩擦副表面。发动机活塞套环间高速的相向运动产生巨大的摩擦剪切力,在此力的作用下,多层石墨烯被呈层状剥离出石墨烯。由于石墨烯片较大的表面能和悬浮键的存在,此石墨烯将填入剪切力较小的发动机摩擦副表面的磨损、划伤和微孔中,修复了表面的磨损,形成一层极薄的石墨烯保护膜,重造了金属表面。石墨烯在金属摩擦副表面相对运动时产生自组装过程,石墨烯保护膜会均匀并牢固渗嵌在整个金属接触表面,不会发生脱落剥离,同时使用的纳米石墨又强化了石墨烯保护膜的功效。
因为这层膜的隔离作用,使摩擦机件之间相对运动产生的摩擦只是作用于这层保护膜,由于石墨烯所具有的近乎完美的润滑、强度、耐磨等特性,石墨烯保护膜极大降低了摩擦力,使运动机件间的摩擦降至近乎零,对发动机起到超凡抗磨保护作用。经石墨烯修复的金属摩擦表面在超高温、超低温、高转速、高极压条件下,有比原正常设计更强的耐磨损、耐腐蚀、润滑、导热性能,可大幅降低发动机摩擦表面磨损率,快速恢复发动机缸压,提升动力,显著提高润滑油的抗氧化性能,同时减少高温沉积物和低温油泥的形成,对发动机形成超强综合的保护。石墨烯润滑油的超凡性能使其具有优异的抗磨、清洁、消烟等功效,是一种多效合一的高端润滑油,消费者不必再费神去选择多种功能单一的润滑油,为消费者节约了大量的时间成本和金钱成本。其所拥有的节油、延长发动机寿命等卓越性能,使消费者一次性的投入具有超出投入数倍的价值回报。

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