石墨烯潤滑油已經可以做到什麼程度_潤滑 (#4) *完成小試

2015-5-2

今天有位台商打電話到我公司，省去了自我介紹就問我用幾層石墨烯？坦白講我最近有點火大，好像大家突然對石墨烯又有了興趣起來，不是問我的石墨烯怎麼賣，就是想跟我合作。我冷冷回答說，我已經做到比你的技術還好，我製備石墨烯每克成本不到一元，你憑甚麼要我跟你合作？

言歸正傳，這篇來談 26 類應用技術第三類_潤滑油。2014 年美國能源部 Argonne National Laboratory 將二維材料單單原子厚度的石墨烯應用到鋼球和鋼磁碟中。他們發現的單層石墨烯可以持續了超過 6500 個「磨損周期」，大幅改善傳統如石墨或二硫化鉬潤滑劑。相比之下，1000 層傳統石墨的潤滑油只能持續大約 1000 個磨損周期。

石墨烯層間的納米摩擦力主要取決於石墨烯層間的晶格公度性(錯配角度)。其中，非公度形成堆棧的石墨烯層間滑動摩擦力非常小，甚至出現超潤滑現象。某些文獻提出在「真空」條件下，摩擦力及摩擦係數隨層數增加而減小，至七層以後摩擦力在誤差範圍內不再變化，其摩擦係數趨向於零。另一篇則提出二層比四層石墨烯具有更好的耐磨性質，基本上就是因為層數增加，與基底的相互作用逐步減弱，被磨掉的原因。

各位看官不知發現問題沒有？層數較少有較好的耐磨性質，但摩擦係數卻是越多層越小。這裡沒有討論到缺陷對非公度堆棧的影響，一般而言缺陷的引入將增加其公度性，從而增加層間摩擦力。

nn我們以橫向尺度 20μm、六層石墨烯粉體加入基礎油內經幾分鐘震蕩分散後，可以做到 μ < 0.08 且磨耗失重 0.00006 克，均優於市面上潤滑油水平。但弔詭的是石墨摩擦係數是 0.1，而石墨烯是 0.01，那就表示層數也不能太多，我想改天一起比較三層 (少層石墨烯)、六層 (多層石墨烯)看看。而我們在潤滑材料布局的商品包括﹕潤滑油脂、固體潤滑劑及切削油等。

Ref.: ACS Nano, 2013, 7 (2), pp 1718–1724 | DOI: 10.1021/nn305722d

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