石墨烯表面纳米摩擦力的摩擦机理  招商

石墨烯表面纳米摩擦力随其层数变化的摩擦机理

细微到需要拿高倍显微镜才能看到的石墨烯，应用到润滑油当中，不可避免的会遇到团结和沉淀问题。随着这个问题的解决，润滑油性能会大大提升，背后所承载的机会和利润是难以估量的。

除了针对石墨烯层间的滑动摩擦力，更多的研究考察了探针在石墨烯表面滑动时的纳米摩擦力。目前，石墨烯表面纳米摩擦力随其层数变化的摩擦机理主要包括电子－声子耦合机理、面外折皱机理、弹性变形的能量耗散机理、剪切变形机理4个方面。

1.2.1电子－声子耦合机理

研究表明，SiC表面外延生长的单/双层石墨烯膜的原子黏－滑特性、晶格取向和表面接触势（横向接触刚度）都相同，但在各种试验参数下（载荷、偏压、探针尖材料），外延生长的单层石墨烯膜的摩擦力是双层石墨烯膜的两倍。

其原理为外延生长的单层石墨烯膜，电子－声子耦合产生的电子激励能够有效地阻尼晶格振动，从而只能通过电子激励耗散大部分能量；而外延生长的双层石墨烯膜的电子－声子耦合几乎消失，因而未受阻尼的晶格振动增加了能量耗散，从而使其比单层石墨烯膜具有更低的表面摩擦力。

1.2.2面外折皱机理

现机械剥落的石墨烯的摩擦力与石墨烯－基底间的结合状态紧密相关。

①基底弱结合或自支撑的石墨烯表面的摩擦力随石墨烯层数的增加而减少，且不受FFM探针扫描速率，施加载荷和探针尖材料的影响，当石墨烯层数增加至5层时，达到与块体石墨相似的固体润滑性能。

②强结合在基底表面的石烯的摩擦学性能不受层数的影响，并具有与块体石墨相似的摩擦性能。这是因为石墨烯与基底间的强结合抑制了石墨烯固有的表面波纹，并显著减小了折皱效应。

1.2.3弹性变形的能量耗散机理

耗散机理如下：当探针扫描时，针尖后部的石墨烯原子向上移动，而针尖前部的石墨烯原子向下运动，虽然变形能的净变化为零，但石墨烯原子的弹性位移所产生的原子动能转变为晶格振动[2]，发生能量耗散。

1.2.4剪切变形机理

研究发现扫描探针在石墨烯表面的黏－滑运动使底层产生了周期性的剪切位移－恢复现象[3]。石墨烯膜越厚，其表层处于更长的黏着相，即剪切位移越大，而对于更薄的石墨烯膜，强的恢复力使表层快速缩回，探针迅速跳至下一个最小势能位，从而产生更小的摩擦力，因此单层石墨烯的表面摩擦力最小。

IKN依肯高速研磨分散设备应用于石墨烯复合浆料：

1、由于石墨烯的特性，石墨烯分散到液体介质当中，容易形成团聚。上海依肯研磨式分散机可以很好的解决这一问题，“胶体磨+分散机”的独特结构，一级研磨模块可以将团聚体研磨打开，第二级分散模块再瞬间对物料进行充分的分散，一步到位，效果好，效率高。

2、石墨烯是超细粉体，所以需要强大的作用对其进行分散，传统分散设备转速一般不足3000rpm，难以分散。而IKN研磨分散机转速高达21000rpm，剪切速率高，可以充分的将石墨烯分散到液体介质当中。 

3、IKN研磨分散机采用管线式分体式结构，物料从进口进入设备工作腔中，进行处理，然后再从出口打出，物料可以得到充分剪切细化分散，产品更均匀稳定。另外可以实现在线式生产，满足大工业化生要求。