當(dāng)前，這款石墨烯增強潤滑材料已在土工機械、航空飛行器、高鐵等場景中進行規(guī)模化或示范應(yīng)用。該團隊還與廣西柳工機械股份有限公司聯(lián)合成立“工程機械潤滑劑聯(lián)合實驗室”，目前已建立專用于工程機械的石墨烯潤滑劑的生產(chǎn)體系和評價體系。

你知道嗎，摩擦消耗掉全世界約三分之一的一次能源（又稱天然能源），磨損致使大約60%的機器零部件失效，50%以上的機械裝備惡性事故都起源于潤滑失效和過度磨損……最常用且有效的方法解決摩擦磨損的辦法是，潤滑。

記者近日從西南交通大學(xué)獲悉，該校教授樊小強及其團隊成功實現(xiàn)石墨烯復(fù)合潤滑添加劑批量化低成本制備，解決了石墨烯在工業(yè)油品和有機基體中的應(yīng)用難題，并建立基于石墨烯潤滑劑的表界面潤滑理論模型，借此打造了具有自主知識產(chǎn)權(quán)的多功能復(fù)合潤滑添加劑，有望打破路博潤（Lubrizol）、潤英聯(lián)（Infineum）、雪佛龍奧倫耐（Chevron Oronite）和雅富頓（Afton）四大添加劑公司對于復(fù)合劑的技術(shù)壟斷。

樊小強教授講解實驗原理

何為石墨烯復(fù)合潤滑添加劑？研制中有哪些難點？

業(yè)內(nèi)人士介紹，由于能實現(xiàn)機械部件表面磨損與腐蝕防護，潤滑油脂存在著巨大的市場需求。其中，石墨烯憑借出色的力學(xué)性能、較高的載流子遷移率等優(yōu)勢，成為當(dāng)下大熱的先進材料，用于研發(fā)高性能潤滑材料或潤滑添加劑。

“我國是潤滑材料的生產(chǎn)與消費大國，但多傾向于生產(chǎn)制造傳統(tǒng)潤滑油脂，高性能復(fù)合潤滑添加劑的研發(fā)技術(shù)被國外壟斷。”樊小強說，團隊為此將研究方向?qū)适┗鶑?fù)合添加劑的研制及其強化潤滑油膜調(diào)控，以石墨烯為潤滑油添加劑，讓它穩(wěn)定均勻分散在潤滑油中。

為實現(xiàn)目的，本次研究重點在于“調(diào)”，主要分為調(diào)控和調(diào)制。

先看調(diào)控。一直以來，石墨烯類材料在潤滑油中應(yīng)用存在難分散、易團聚的難題。“調(diào)控的目的是要將潤

滑油中的石墨烯打散，實現(xiàn)高度彌散及長期分散穩(wěn)定性。”樊小強說。

相關(guān)實驗設(shè)備

起初，團隊多次嘗試通過電場、磁場來調(diào)控，但發(fā)現(xiàn)局部可以實現(xiàn)，但整體效果不佳，大范圍應(yīng)用難。“我們回到材料本身，通過內(nèi)部原子雜化和表面有機基團調(diào)控，實現(xiàn)石墨烯層數(shù)和結(jié)構(gòu)與組分的可控性，從而攻克了其在潤滑油品中的應(yīng)用瓶頸。”樊小強說。

再者，石墨烯等二維納米材料應(yīng)用于涂料外涂裝時，如何實現(xiàn)在涂層中大面積定向排列又是一大難題。

這主要難在涂料調(diào)制上，猶如果粒橙飲料，喝之前要搖一搖一樣，要把復(fù)合潤滑添加劑“搖勻”并賦予其電、磁等性能，才能定向地噴涂在高端裝備及其零部件表面。該團隊為此進行石墨烯、Ti3C2Tx（碳化鈦）復(fù)合添加劑表界面電性的差異化調(diào)制，然后通過電泳沉積方式，實現(xiàn)了填料在涂層的定向排布。

石墨烯齒輪油

“調(diào)”的結(jié)果顯而易見。記者看到，實驗室里擺放著一瓶瓶試劑瓶，里面裝的便是石墨烯齒輪油、石墨烯液壓油等石墨烯復(fù)合潤滑添加劑產(chǎn)品，液體呈油性，顏色為碳黑色，倒過來一看，沒有任何沉淀，石墨烯與潤滑油完全融為一體。樊小強說，“調(diào)”后成功實現(xiàn)無機物與有機物的界面融合，突破了石墨烯類材料在潤滑油中應(yīng)用難分散、易團聚的難題，形成了自主知識產(chǎn)權(quán)的復(fù)合潤滑劑技術(shù)。

該團隊預(yù)計，本次研制的石墨烯類潤滑材料能給機械部件帶來一系列的性能優(yōu)勢，比如高負荷下較低的機械應(yīng)力、遇到雙向摩擦也不會出現(xiàn)過早疲勞、確保機器部件擁有較長的使用周期等。

涂覆了石墨烯復(fù)合潤滑添加劑的螺栓進行鹽霧試驗后并未出現(xiàn)腐蝕

當(dāng)前，這款石墨烯增強潤滑材料已在土工機械、航空飛行器、高鐵等場景中進行規(guī)模化或示范應(yīng)用。該團隊還與廣西柳工機械股份有限公司聯(lián)合成立“工程機械潤滑劑聯(lián)合實驗室”，目前已建立專用于工程機械的石墨烯潤滑劑的生產(chǎn)體系和評價體系。

本月底，該團隊將趕赴湖南，為與企業(yè)合作的橋梁吊索進行防冰凍災(zāi)害的復(fù)合涂料現(xiàn)場噴涂。“冬天來了，吊索表面容易受凍雨而結(jié)冰，會影響吊索的功能和長期安全可靠性，冰錐融化掉落會造成安全事故，我們要及時給吊索穿上一層‘保護衣’。”樊小強說。

此外，該團隊還致力于研發(fā)Ti3C2Tx（碳化鈦）基功能防護材料。在他們看來，該材料未來可替代石墨烯材料，發(fā)展系列性能優(yōu)異的防護材料可用在高端裝備上。“我們接下來將更加聚焦于研究磨損與腐蝕防護技術(shù)，更好地助力建設(shè)‘交通強國’。”樊小強說。