石墨烯是一種由碳原子以sp2雜化軌道組成的二維層狀納米材料,因其出色的物理性能和良好的環(huán)保性而被廣泛應(yīng)用。研究表明,石墨烯及以其為基礎(chǔ)的功能型石墨烯作為潤滑油添加劑有效地提高了基礎(chǔ)油的減摩抗磨性能。因此,石墨烯有巨大的潛力成為空間航空動力傳輸系統(tǒng)中的高性能潤滑材料。為了實(shí)現(xiàn)軸承鋼保護(hù)技術(shù)與長壽命應(yīng)用技術(shù)的突破,本文將以石墨烯為對象,研究其在潤滑油中的擴(kuò)散行為和石墨烯混合潤滑油的流變性能及其對典型航空軸承摩擦副摩擦磨損行為的影響并探索其潤滑機(jī)理。成果將為石墨烯的改性技術(shù)和高性能潤滑添加劑的潤滑設(shè)計提供依據(jù)。運(yùn)用平衡分子動力學(xué)模擬方法對石墨烯在潤滑油中的擴(kuò)散行為進(jìn)行研究。探索了石墨烯的尺寸、邊緣官能團(tuán)的種類和數(shù)量、溫度及壓力對其擴(kuò)散行為的影響。針對含四種官能團(tuán)的石墨烯,提出了一種基于擴(kuò)散系數(shù)的潤滑油中石墨烯分散能力的評價方法。通過Cha等人的研究結(jié)果、石墨烯混合潤滑油的沉降實(shí)驗和石墨烯與潤滑油分子間的徑向分布函數(shù)結(jié)果驗證了該方法的準(zhǔn)確性。使用該方法研究了石墨烯的尺寸、邊緣官能團(tuán)的種類和數(shù)量以及溫度、壓力對其分散能力的影響規(guī)律。實(shí)現(xiàn)了石墨烯分子設(shè)計與其分散能力評價的有效結(jié)合。采用非平衡分子動... 

【文章來源】：哈爾濱工業(yè)大學(xué)黑龍江省 211工程院校 985工程院校

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【學(xué)位級別】：博士

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碳的同素異形體Fig.1-1Theallotropesofcarbonmaterial

哈爾濱工業(yè)大學(xué)工學(xué)博士學(xué)位論文-4-管和金剛石還高[48]，高達(dá)5300W/(m·K)，同時它又是截止目前為止世界上電阻率最小的材料[49]，其電阻率只有約10-6Ω·cm。石墨烯這一系列優(yōu)異的物理性能，以及隨著石墨烯合成、制備技術(shù)[50-54]的逐漸成熟，奠定了其在納米潤滑油添加劑領(lǐng)域廣泛應(yīng)用的基矗圖1-1碳的同素異形體Fig.1-1Theallotropesofcarbonmaterial圖1-2石墨烯的應(yīng)用領(lǐng)域Fig.1-2Theapplicationofgrapheneindifferentareas石墨烯納米顆粒在摩擦領(lǐng)域受到關(guān)注始于美國哥倫比亞大學(xué)學(xué)者Lee[55]對

第1章緒論-5-不同層數(shù)石墨烯的微觀摩擦性能測試及其有限元分析，如圖1-3所示。摩擦測試和仿真結(jié)果均發(fā)現(xiàn)石墨烯具有良好的潤滑能力。隨后，美國阿貢實(shí)驗室學(xué)者Berman[56]、清華大學(xué)摩擦學(xué)國家重點(diǎn)實(shí)驗室學(xué)者Li[57]和Liu[58]以及中國科學(xué)院學(xué)者Zheng[59]等發(fā)現(xiàn)石墨烯在宏觀尺度下表現(xiàn)出超潤滑性能（摩擦系數(shù)約為0.001-0.004），這些研究成果推動了國內(nèi)外學(xué)者開始深入探索石墨烯的摩擦磨損性能。圖1-3石墨烯微觀摩擦性能測試及仿真[55]Fig.1-3Thetestandsimulationoftribologicalperformanceofgraphene根據(jù)近幾年報道，我們可以看到美國阿貢實(shí)驗室[56,60]、哥倫比亞大學(xué)[61]、美國西北大學(xué)[62]、印度理工學(xué)院[63]、瑞典烏普薩拉大學(xué)[64]、中國科學(xué)院大學(xué)[65]、清華大學(xué)[66]、北京航空航天大學(xué)[67]、西南交通大學(xué)[68]、江蘇大學(xué)[69]及蘭州物理化學(xué)研究所[70]等國內(nèi)外科研機(jī)構(gòu)在石墨烯作為潤滑劑時的摩擦學(xué)性能研究方面所做出的貢獻(xiàn)。作為潤滑油添加劑，石墨烯具有良好的潤滑能力。這是由于微小的納米尺寸和特殊的二維結(jié)構(gòu)使石墨烯比較容易進(jìn)入摩擦副接觸區(qū)域而避免摩擦副的機(jī)械接觸。馬來西亞大學(xué)的Azman等人[71]通過物理方法將石墨烯分散于PAO10潤滑油中并測試了含有不同濃度石墨烯的混合潤滑油的摩擦磨損行為。結(jié)果發(fā)現(xiàn)石墨烯在PAO10潤滑油中的分散性能較差，石墨烯的濃度較高時容易聚集，

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
[1]石墨烯作為潤滑油添加劑在青銅織構(gòu)表面的摩擦磨損行為[J]. 趙磊,蔡振兵,張祖川,張旭,林映武,彭金方,朱旻昊.  材料研究學(xué)報. 2016(01)
[2]基于擬動力學(xué)的航空發(fā)動機(jī)主軸球軸承熱彈流潤滑分析[J]. 史修江,王黎欽,古樂,鄭德志,趙小力.  航空動力學(xué)報. 2016(01)
[3]航天特種高分子材料研究與應(yīng)用進(jìn)展[J]. 趙云峰.  中國材料進(jìn)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]納米顆粒分散技術(shù)的研究與發(fā)展[J]. 宋曉嵐,王海波,吳雪蘭,曲鵬,邱冠周.  化工進(jìn)展. 2005(01)
[6]高分子基自潤滑材料的研究進(jìn)展[J]. 浦玉萍,呂廣庶,王強(qiáng).  航空學(xué)報. 2004(02)

碩士論文
[1]油潤滑航天軸承潤滑狀態(tài)及潤滑劑流變特性的研究[D]. 曹佳偉.河南科技大學(xué) 2015
[2]石墨烯的制備及其摩擦學(xué)性能研究[D]. 張永康.南京理工大學(xué) 2013



本文編號：3311098