石墨烯的制備及其摩擦學性能研究.pdf

1、本文研究了石墨烯(Graphene)的制備方法及其鎳基復合鍍層以及石墨烯作為潤滑油添加劑的摩擦學性能。
　　 采用化學氧化還原法和液相等離子放電法制備石墨烯。用掃描電鏡(SEM)和透射電鏡(TEM)觀察石墨烯的形貌;用X射線衍射儀(XRD)、紅外光譜儀(FT-IR)和Raman光譜分析石墨烯及其中間產物的物相和成分等性質。對比不同制備方法和工藝參數(shù)對石墨烯質量的影響,獲得石墨烯制備的最佳方法和工藝參數(shù)。
　　 采用雙脈沖

2、復合電沉積技術,在不同石墨烯添加量下,在45＃鋼基體表面制備的石墨烯/鎳基復合鍍層。用顯微硬度計和劃痕儀分析復合鍍層的力學性能;用光學金相顯微鏡、掃描電鏡觀察鍍層表面及截面形貌;用X射線衍射儀和能譜儀(EDS)對鍍層進行物相和成分分析。將復合鍍層與GCr15銷配副在干摩擦條件下在不同摩擦條件下測試鍍層的摩擦學性能,采用自制往復試驗機在油潤滑條件下測試石墨烯作為潤滑油添加劑的摩擦學性能。并采用掃描電鏡和能譜儀(EDS)對磨痕的形貌和成分進

3、行分析。
　　 試驗表明:通過改進hummers法制備氧化石墨,然后采用肼還原法和高溫處理對氧化石墨烯進行還原,可以獲得質量較好的石墨烯。氧化石墨制備過程中H3PO4和H2SO4的最佳體積比為2∶8,肼還原最佳參數(shù)為氧化石墨烯與還原劑質量比為1:1,高溫處理溫度應高于350℃。
　　 液相等離子放電法在不同電解質和不同參數(shù)下可以獲得不同形態(tài)的碳納米微粒。使用NaCO3作為電解質時,在一定參數(shù)條件下,可以獲得石墨烯。等離子

4、體產生條件與總功率有關,不與電流或電壓單獨相關。所制備的石墨烯在水中分散性良好,長時間不發(fā)生沉降。
　　 石墨烯/鎳基復合鍍層的厚度約為20-30μm,復合鍍層中的石墨烯含量隨著鍍液中石墨烯添加量的增加而增加。添加石墨烯可以降低復合鍍層平均晶粒尺寸,復合涂層硬度較基體和純Ni鍍層有較大幅度提高。
　　 復合鍍層同時兼有降低摩擦系數(shù)和降低磨損率的作用。摩擦系數(shù)比純Cr鍍層降低20-30％,磨損率大致在相同量級。摩擦系數(shù)比4