含纳米石墨烯润滑油的流变及摩擦学性能研究
发布时间：2021-07-30 08:46
石墨烯是一种由碳原子以sp2杂化轨道组成的二维层状纳米材料,因其出色的物理性能和良好的环保性而被广泛应用。研究表明,石墨烯及以其为基础的功能型石墨烯作为润滑油添加剂有效地提高了基础油的减摩抗磨性能。因此,石墨烯有巨大的潜力成为空间航空动力传输系统中的高性能润滑材料。为了实现轴承钢保护技术与长寿命应用技术的突破,本文将以石墨烯为对象,研究其在润滑油中的扩散行为和石墨烯混合润滑油的流变性能及其对典型航空轴承摩擦副摩擦磨损行为的影响并探索其润滑机理。成果将为石墨烯的改性技术和高性能润滑添加剂的润滑设计提供依据。运用平衡分子动力学模拟方法对石墨烯在润滑油中的扩散行为进行研究。探索了石墨烯的尺寸、边缘官能团的种类和数量、温度及压力对其扩散行为的影响。针对含四种官能团的石墨烯,提出了一种基于扩散系数的润滑油中石墨烯分散能力的评价方法。通过Cha等人的研究结果、石墨烯混合润滑油的沉降实验和石墨烯与润滑油分子间的径向分布函数结果验证了该方法的准确性。使用该方法研究了石墨烯的尺寸、边缘官能团的种类和数量以及温度、压力对其分散能力的影响规律。实现了石墨烯分子设计与其分散能力评价的有效结合。采用非平衡分子动...
【文章来源】：哈尔滨工业大学黑龙江省 211工程院校 985工程院校
【文章页数】：136 页
【学位级别】：博士
【部分图文】：
碳的同素异形体Fig.1-1Theallotropesofcarbonmaterial
哈尔滨工业大学工学博士学位论文-4-管和金刚石还高[48]，高达5300W/(m·K)，同时它又是截止目前为止世界上电阻率最小的材料[49]，其电阻率只有约10-6Ω·cm。石墨烯这一系列优异的物理性能，以及随着石墨烯合成、制备技术[50-54]的逐渐成熟，奠定了其在纳米润滑油添加剂领域广泛应用的基矗图1-1碳的同素异形体Fig.1-1Theallotropesofcarbonmaterial图1-2石墨烯的应用领域Fig.1-2Theapplicationofgrapheneindifferentareas石墨烯纳米颗粒在摩擦领域受到关注始于美国哥伦比亚大学学者Lee[55]对
第1章绪论-5-不同层数石墨烯的微观摩擦性能测试及其有限元分析，如图1-3所示。摩擦测试和仿真结果均发现石墨烯具有良好的润滑能力。随后，美国阿贡实验室学者Berman[56]、清华大学摩擦学国家重点实验室学者Li[57]和Liu[58]以及中国科学院学者Zheng[59]等发现石墨烯在宏观尺度下表现出超润滑性能（摩擦系数约为0.001-0.004），这些研究成果推动了国内外学者开始深入探索石墨烯的摩擦磨损性能。图1-3石墨烯微观摩擦性能测试及仿真[55]Fig.1-3Thetestandsimulationoftribologicalperformanceofgraphene根据近几年报道，我们可以看到美国阿贡实验室[56,60]、哥伦比亚大学[61]、美国西北大学[62]、印度理工学院[63]、瑞典乌普萨拉大学[64]、中国科学院大学[65]、清华大学[66]、北京航空航天大学[67]、西南交通大学[68]、江苏大学[69]及兰州物理化学研究所[70]等国内外科研机构在石墨烯作为润滑剂时的摩擦学性能研究方面所做出的贡献。作为润滑油添加剂，石墨烯具有良好的润滑能力。这是由于微小的纳米尺寸和特殊的二维结构使石墨烯比较容易进入摩擦副接触区域而避免摩擦副的机械接触。马来西亚大学的Azman等人[71]通过物理方法将石墨烯分散于PAO10润滑油中并测试了含有不同浓度石墨烯的混合润滑油的摩擦磨损行为。结果发现石墨烯在PAO10润滑油中的分散性能较差，石墨烯的浓度较高时容易聚集，
【参考文献】：
期刊论文
[1]石墨烯作为润滑油添加剂在青铜织构表面的摩擦磨损行为[J]. 赵磊,蔡振兵,张祖川,张旭,林映武,彭金方,朱旻昊. 材料研究学报. 2016(01)
[2]基于拟动力学的航空发动机主轴球轴承热弹流润滑分析[J]. 史修江,王黎钦,古乐,郑德志,赵小力. 航空动力学报. 2016(01)
[3]航天特种高分子材料研究与应用进展[J]. 赵云峰. 中国材料进展. 2013(04)
[4]Nanofluid Applications in Future Automobiles: Comprehensive Review of Existing Data[J]. S.Senthilraja,M.Karthikeyan,R.Gangadevi. Nano-Micro Letters. 2010(04)
[5]纳米颗粒分散技术的研究与发展[J]. 宋晓岚,王海波,吴雪兰,曲鹏,邱冠周. 化工进展. 2005(01)
[6]高分子基自润滑材料的研究进展[J]. 浦玉萍,吕广庶,王强. 航空学报. 2004(02)
硕士论文
[1]油润滑航天轴承润滑状态及润滑剂流变特性的研究[D]. 曹佳伟.河南科技大学 2015
[2]石墨烯的制备及其摩擦学性能研究[D]. 张永康.南京理工大学 2013
本文编号：3311098
【文章来源】：哈尔滨工业大学黑龙江省 211工程院校 985工程院校
【文章页数】：136 页
【学位级别】：博士
【部分图文】：
碳的同素异形体Fig.1-1Theallotropesofcarbonmaterial
哈尔滨工业大学工学博士学位论文-4-管和金刚石还高[48]，高达5300W/(m·K)，同时它又是截止目前为止世界上电阻率最小的材料[49]，其电阻率只有约10-6Ω·cm。石墨烯这一系列优异的物理性能，以及随着石墨烯合成、制备技术[50-54]的逐渐成熟，奠定了其在纳米润滑油添加剂领域广泛应用的基矗图1-1碳的同素异形体Fig.1-1Theallotropesofcarbonmaterial图1-2石墨烯的应用领域Fig.1-2Theapplicationofgrapheneindifferentareas石墨烯纳米颗粒在摩擦领域受到关注始于美国哥伦比亚大学学者Lee[55]对
第1章绪论-5-不同层数石墨烯的微观摩擦性能测试及其有限元分析，如图1-3所示。摩擦测试和仿真结果均发现石墨烯具有良好的润滑能力。随后，美国阿贡实验室学者Berman[56]、清华大学摩擦学国家重点实验室学者Li[57]和Liu[58]以及中国科学院学者Zheng[59]等发现石墨烯在宏观尺度下表现出超润滑性能（摩擦系数约为0.001-0.004），这些研究成果推动了国内外学者开始深入探索石墨烯的摩擦磨损性能。图1-3石墨烯微观摩擦性能测试及仿真[55]Fig.1-3Thetestandsimulationoftribologicalperformanceofgraphene根据近几年报道，我们可以看到美国阿贡实验室[56,60]、哥伦比亚大学[61]、美国西北大学[62]、印度理工学院[63]、瑞典乌普萨拉大学[64]、中国科学院大学[65]、清华大学[66]、北京航空航天大学[67]、西南交通大学[68]、江苏大学[69]及兰州物理化学研究所[70]等国内外科研机构在石墨烯作为润滑剂时的摩擦学性能研究方面所做出的贡献。作为润滑油添加剂，石墨烯具有良好的润滑能力。这是由于微小的纳米尺寸和特殊的二维结构使石墨烯比较容易进入摩擦副接触区域而避免摩擦副的机械接触。马来西亚大学的Azman等人[71]通过物理方法将石墨烯分散于PAO10润滑油中并测试了含有不同浓度石墨烯的混合润滑油的摩擦磨损行为。结果发现石墨烯在PAO10润滑油中的分散性能较差，石墨烯的浓度较高时容易聚集，
【参考文献】：
期刊论文
[1]石墨烯作为润滑油添加剂在青铜织构表面的摩擦磨损行为[J]. 赵磊,蔡振兵,张祖川,张旭,林映武,彭金方,朱旻昊. 材料研究学报. 2016(01)
[2]基于拟动力学的航空发动机主轴球轴承热弹流润滑分析[J]. 史修江,王黎钦,古乐,郑德志,赵小力. 航空动力学报. 2016(01)
[3]航天特种高分子材料研究与应用进展[J]. 赵云峰. 中国材料进展. 2013(04)
[4]Nanofluid Applications in Future Automobiles: Comprehensive Review of Existing Data[J]. S.Senthilraja,M.Karthikeyan,R.Gangadevi. Nano-Micro Letters. 2010(04)
[5]纳米颗粒分散技术的研究与发展[J]. 宋晓岚,王海波,吴雪兰,曲鹏,邱冠周. 化工进展. 2005(01)
[6]高分子基自润滑材料的研究进展[J]. 浦玉萍,吕广庶,王强. 航空学报. 2004(02)
硕士论文
[1]油润滑航天轴承润滑状态及润滑剂流变特性的研究[D]. 曹佳伟.河南科技大学 2015
[2]石墨烯的制备及其摩擦学性能研究[D]. 张永康.南京理工大学 2013
本文编号：3311098
本文链接：https://www.wllwen.com/kejilunwen/shiyounenyuanlunwen/3311098.html
