改性石墨烯电泳沉积薄膜和润滑油添加剂的摩擦学性能

发布时间：2017-08-03 04:15

  本文关键词：改性石墨烯电泳沉积薄膜和润滑油添加剂的摩擦学性能

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【摘要】：本论文论述改性石墨烯和石墨烯薄膜的制备过程,同时讨论不同环境下表面官能团对石墨烯薄膜抗摩擦性能的影响,考察改性石墨烯作为润滑油添加剂时摩擦磨损性能的变化情况,并揭示了改性石墨烯及石墨烯薄膜在润滑过程中减磨抗磨作用机理。本研究采用Hummers法制备氧化石墨烯(GO),分别利用乙二胺(EDA)、十八胺(ODA)作为改性剂对氧化石墨烯进行改性,得到氨基改性石墨烯(NRGO)及十八胺改性石墨烯(ODA-GO),通过TEM、XPS等表征方法对所制备的石墨烯的微观形貌、化学组成进行分析。利用电泳沉积法在硅基底沉积氧化石墨烯薄膜和氨基改性石墨烯薄膜,通过MFT-3000旋转摩擦磨损试验仪和非接触式3D轮廓仪研究了薄膜的抗摩擦磨损性能,同时利用SEM、FTIR、Raman考察了薄膜的表面断面形貌及薄膜的元素组成及结构。将十八胺改性石墨烯(ODA-GO)作为润滑油添加剂加入到聚α烯烃(PAO10)中,通过MFT-4000往复式摩擦磨损试验机和3D轮廓仪考察不同载荷、不同石墨烯添加量下,ODA-GO对润滑油PAO10摩擦学性能作用规律。研究结果表明:通过控制沉积电压,调控石墨烯浓度等因素,可以有效的利用电泳沉积法在硅基底制备石墨烯薄膜,同时可以准确控制薄膜厚度,石墨烯薄膜表现出良好的抗摩擦磨损性能,如摩擦系数最低可到0.079,磨损体积降低了2个数量级。对比氧化石墨烯和氨基改性石墨烯薄膜在大气、水、正己烷中的摩擦学性能,在大气环境下两种薄膜均表现出良好的抗摩擦性能;但在水环境下,氧化石墨烯薄膜近乎失效,而氨基改性石墨烯薄膜仍表现出很好的减磨能力,分析认为是水分子的强极性作用破坏了氧化石墨烯薄膜片层之间连接,氨基改性石墨烯薄膜片层间作用力更强,受到影响小,因而表现出更好的环境适应性。十八胺改性石墨烯(ODA-GO)在润滑油PAO10中具有良好的分散性,在3 N的载荷下,摩擦系数呈先降低再升高的趋势,当石墨烯添加含量为1%时具有最低的摩擦系数;在同浓度ODA-GO-PAO10体系中,摩擦系数随着载荷的增大呈线性递增关系,当载荷达到10 N时,石墨烯添加量的多少对摩擦系数影响不再明显。
【关键词】：电泳沉积 石墨烯薄膜 氨基改性 十八胺改性 润滑油 摩擦磨损
【学位授予单位】：兰州理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TQ127.11;TB383.2
【目录】：

• 摘要7-8
• Abstract8-9
• 第1章 绪论9-21
• 1.1 选题背景及意义9-10
• 1.2 国内外本学科领域的发展现状与趋势10-12
• 1.3 石墨烯概述12-19
• 1.3.1 石墨烯简介12-15
• 1.3.2 石墨烯的性质和应用15-16
• 1.3.3 石墨烯表面改性及摩擦学研究16-17
• 1.3.4 石墨烯薄膜制备及摩擦学研究17-19
• 1.4 本论文的选题依据和研究内容19-21
• 第2章 电泳沉积石墨烯薄膜的制备及摩擦学性能21-29
• 2.1 引言21
• 2.2 实验部分21-23
• 2.2.1 原料与仪器设备21-22
• 2.2.2 实验步骤22-23
• 2.2.3 样品结构与性能表征23
• 2.3 结果与讨论23-28
• 2.3.1 石墨烯微观形貌分析23-24
• 2.3.2 石墨烯薄膜表面元素成分及结构分析24-26
• 2.3.3 石墨烯薄膜表面及断面分析26
• 2.3.4 石墨烯薄膜的摩擦学性能分析26-28
• 2.4 小结28-29
• 第3章 改性氧化石墨烯电泳沉积薄膜在不同介质中的摩擦学性能29-36
• 3.1 引言29
• 3.2 实验部分29-31
• 3.2.1 原料与仪器设备29-30
• 3.2.2 实验步骤30
• 3.2.3 样品结构与性能表征30-31
• 3.3 结果与表征31-35
• 3.3.1 GO与NRGO的微观形貌分析31
• 3.3.2 GO薄膜与NRGO薄膜元素成分分析31-33
• 3.3.3 GO薄膜与NRGO薄膜结构分析33-34
• 3.3.4 GO薄膜与NRGO薄膜摩擦学性能分析34-35
• 3.4 结论35-36
• 第4章 十八胺改性石墨烯对液体润滑界面摩擦学性能影响36-45
• 4.1 引言36
• 4.2 实验部分36-38
• 4.2.1 原料与仪器设备36-37
• 4.2.2 实验步骤37
• 4.2.3 样品结构与性能表征37-38
• 4.3 结果与讨论38-44
• 4.3.1 GO与ODA-GO的表面形貌分析38-39
• 4.3.2 GO与ODA-GO的元素成分分析39-40
• 4.3.3 GO与ODA-GO的化学结构分析40-41
• 4.3.4 ODA-GO添加于PAO10中摩擦学性能分析41-44
• 4.4 小结44-45
• 结论45-46
• 参考文献46-53
• 致谢53-54
• 附录A 攻读学位期间所发表的学术论文目录54

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前10条

1 覃信茂;谢卓成;谢泉;;石墨烯改性研究进展[J];电子元件与材料;2014年03期

2 周建伟;程玉良;王储备;y嚵亮，

本文编号：612598