本文選題：氧化石墨烯　切入點(diǎn)：碳納米管　出處：《江蘇大學(xué)》2017年碩士論文　論文類型：學(xué)位論文

【摘要】：氧化石墨烯(GO)和碳納米管(CNTs)等晶態(tài)碳納米材料作為一類新型的潤滑油添加劑,由于比傳統(tǒng)的潤滑添加劑具有更為優(yōu)異的抗摩減磨性能、熱氧化穩(wěn)定性和抗腐蝕等特性而被廣泛應(yīng)用在摩擦學(xué)領(lǐng)域。本論文首先探究了不同形態(tài)碳材料作為潤滑添加劑的摩擦磨損性能,然后用聚多巴胺(PDA)修飾GO、CNTs、GO和CNTs的雜化體等碳材料(PDA中含有豐富的酚羥基和氨基基團(tuán)能提供靜電力對Cu離子大量吸附),用簡單的水熱還原法制備了晶態(tài)碳基納米復(fù)合材料,同時研究了這些復(fù)合材料作為潤滑油添加劑的摩擦學(xué)性能。該方法為潤滑性能優(yōu)異的碳基納米復(fù)合材料的制備開辟了新路徑。其主要研究內(nèi)容如下:1)采用改良的Hummers法制備了GO,用水熱法制備了碳球(CSs)。將GO和CSs分散到基礎(chǔ)油(葵花籽油)中進(jìn)行摩擦學(xué)性能測試。對比測試結(jié)果表明二維片狀的GO能夠有效地降低基礎(chǔ)油的摩擦系數(shù),而微米尺寸的CSs的潤滑改善作用不明顯。2)以GO為載體,PDA為表面修飾劑,Cu(CH3COO)2·H2O為銅源,NaH2PO2·H2O為還原劑,用水熱還原法將尺寸約為10-15 nm的Cu納米顆粒均勻負(fù)載在了PDA修飾的GO表面,制備出Cu/PDA/GO納米復(fù)合材料。摩擦學(xué)性能測試表明Cu/PDA/GO能夠顯著地改善基礎(chǔ)油的潤滑效率,相比于其他添加劑如Cu NPs,GO和Cu/GO,表現(xiàn)出更優(yōu)越的抗摩減磨性能。Cu/PDA/GO納米復(fù)合材料優(yōu)越的潤滑性是由于復(fù)合材料中羥基和氨基官能團(tuán)的存在,使其能在基礎(chǔ)油中長時間穩(wěn)定地分散,以及Cu NPs在GO表面的均勻分布阻止了GO的團(tuán)聚,在摩擦過程中快速形成穩(wěn)定的Cu/PDA/GO摩擦膜,降低界面間的摩擦磨損。3)以CNTs為載體,PDA為修飾劑,Cu(CH3COO)2·H2O為銅源,NaH2PO2·H2O為還原劑,用水熱還原法制備了Cu/PDA/CNTs納米復(fù)合材料。Cu NPs尺寸約為4-7 nm,均勻生長在了PDA修飾的CNTs表面。摩擦學(xué)性能對比測試表明Cu/PDA/CNTs顯著改善了基礎(chǔ)油的潤滑性,并且相比于其他幾種添加劑有更優(yōu)越的抗摩減磨性能。優(yōu)良的潤滑性是由于Cu NPs在CNTs表面的均勻分布能降低CNTs的團(tuán)聚,在摩擦過程中,Cu NPs與CNTs的復(fù)合在形狀多變的摩擦表面發(fā)揮著不同尺寸方位的納米承軸作用。4)GO和CNTs在范德華力作用下雜化在一起,用PDA對雜化體表面修飾,以Cu(CH3COO)2·H2O為銅源,NaH2PO2·H2O為還原劑,水熱還原法制備Cu/PDA/GO-CNTs雜化納米復(fù)合材料。Cu NPs的尺寸約為5-10 nm,零散地分布在雜化體表面,Cu,GO和CNTs三者形成一穩(wěn)定的雜化結(jié)構(gòu)。作為潤滑油添加劑,Cu/PDA/GO-CNTs的抗摩減磨性能顯著。納米薄片狀的GO易于形成摩擦膜,CNTs起到良好的軸承作用,使滑動摩擦轉(zhuǎn)換為滾動摩擦,Cu NPs則能彌補(bǔ)摩擦表面的凹痕,摩擦過程中,GO、CNTs和Cu NPs三者潤滑性能的協(xié)同作用,使得Cu/PDA/GO-CNTs雜化復(fù)合材料表現(xiàn)出優(yōu)異的潤滑特性。
[Abstract]:As a new type of lubricating oil additive, the crystalline carbon nano-materials such as graphene oxide (GOO) and carbon nanotube (CNTs) have better anti-friction and antiwear properties than traditional lubricating additives. Thermal oxidation stability and corrosion resistance are widely used in tribology. In this paper, the friction and wear properties of carbon materials with different forms as lubricating additives are investigated. Then modified with polydopamine dopamine (PDAA) to modify the carbon materials such as CNTs and GOTsPDAs, there are abundant phenolic hydroxyl groups and amino groups in PDAs, which can provide hydrostatic adsorption of Cu ions. The crystalline carbon matrix nanocomposites were prepared by simple hydrothermal reduction method. At the same time, the tribological properties of these composites as lubricating oil additives were studied. This method opens up a new way for the preparation of carbon matrix nanocomposites with excellent lubricity. Go and CSs were dispersed into the base oil (sunflower seed oil) for tribological test. The results show that the two-dimensional go can effectively reduce the friction coefficient of the base oil. However, the lubricating effect of micron size CSs is not obvious. 2) with go as the carrier PDAas as surface modifier, CuH3COO2 路H2O as copper source NaH2PO2 路H2O as reducing agent, the size of Cu nanoparticles of 10-15 nm was uniformly loaded on the surface of PDA modified go by hydrothermal reduction method. Cu/PDA/GO nanocomposites were prepared. Tribological properties test showed that Cu/PDA/GO could significantly improve the lubricating efficiency of base oil. Compared with other additives such as Cu / NPsGo and Cu / GO. the excellent friction and wear resistance of the nanocomposites. The excellent lubricity of the Cu / PDA / go nanocomposites is due to the presence of hydroxyl and amino functional groups in the composites, which makes them disperse steadily in the base oil for a long time. The uniform distribution of Cu NPs on the surface of go prevents the agglomeration of go, and a stable Cu/PDA/GO friction film is formed rapidly during the friction process, which reduces the friction and wear between the interfaces. 3) using CNTs as the carrier and CNTs as the modifier, the copper source NaH _ 2PO _ 2 路H _ 2O is used as the reducing agent. Cu/PDA/CNTs nanocomposites 路Cu / NPs were prepared by hydrothermal reduction method. The size of the nanocomposites was about 4-7 nm, and they were uniformly grown on the CNTs surface modified by PDA. The tribological properties of Cu/PDA/CNTs improved the lubricity of the base oil. Compared with other additives, Cu NPs has better antifriction and antiwear properties. The excellent lubricity is due to the fact that the uniform distribution of Cu NPs on the surface of CNTs can reduce the agglomeration of CNTs. In the process of friction, the composite of Cu NPs and CNTs acts as nano-bearing axis of different dimensions on the surface of friction with various shapes. 4Go and CNTs are mixed together under van der Waals force. The surface of the hybrid is modified by PDA, and the surface of the hybrid is modified by PDA. Using Cu(CH3COO)2 路H _ 2O as copper source, NaH _ 2PO _ 2 路H _ 2O as reducing agent, The size of Cu/PDA/GO-CNTs hybrid nanocomposite. Cu NPs prepared by hydrothermal reduction method was about 5-10 nm, and distributed scattered on the surface of hybrid material, which formed a stable hybrid structure. As a lubricating oil additive, Cu / PDA / GO-CNTs had remarkable antifriction and antiwear properties. Nano thin sheet go is easy to form friction film CNTs and play a good bearing role. The sliding friction can be converted into rolling friction and Cu NPs can make up the dent of the friction surface. The synergistic effect of the lubricating properties of Cu/PDA/GO-CNTs hybrid composites shows excellent lubricating properties during the friction process.
【學(xué)位授予單位】：江蘇大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2017
【分類號】：TE624.82;TB33

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