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石墨烯和石墨烯相关材料在轴承润滑剂方面的前景简介
作者：乔峰，来源：本站，时间：2024-03-13 10:53:49
设计工程师长期以来一直在寻找减少摩擦的材料涂层方法，在本文中，EZO轴承供应商SMB轴承的克工为我们描述了未来的表面处理，包括石墨烯和石墨烯相关材料（GRM）的创新，以及如何实现更好或无限的轴承磨损。
在日常生活中，摩擦无处不在，每个人造、自然或生物系统中的滚动、旋转或滑动接触面都会产生摩擦，在机械设备中，如果不能有效地减少或控制，过多的摩擦往往会导致更高的磨损，并最终导致较差的可靠性和寿命。
摩擦力最基本的定义是阻止两个相互接触的表面运动而产生的力，摩擦带来磨损，因此需要液体或固体形式的润滑剂来防止这种情况，对于工程师来说，摩擦可能是一个复杂的问题，轴承摩擦不是恒定的，而是通过滚动元件、滚道和保持架之间的润滑油膜中出现的某些摩擦学现象来表现的。
适当的润滑剂将减少轴承部件的内部滑动表面之间的摩擦，并减少或防止滚动元件在其滚道内的金属对金属接触，虽然润滑剂是减少磨损和防止腐蚀的好方法，但与目前市场上的润滑和表面处理选项相比，有一些新材料在轴承上使用时可以显著减少摩擦。
石墨由于其层状晶格性质而在早期的研究中被使用，想象一下鸡蛋纸箱，当纸箱对齐时，它们会粘在一起，但如果它们不对齐，它们就不会粘在一起了，而且很容易滑到另一个上面，石墨的晶格成分在某种程度上与这些成堆的鸡蛋盒相当，是进一步研究润滑性绝佳候选者。
石墨烯及其作为润滑剂的摩擦学潜力仍然未被探索，很少有研究将其用作自润滑固体或润滑油添加剂。石墨烯是一种二维材料，它提供了传统上看不到的独特摩擦和磨损性能。除了其公认的热、电、光学和机械性能外，石墨烯还可以作为轴承的液体或胶体润滑剂，甚至可以作为薄片应用于表面。
由于石墨烯是超薄的，即使有多层，也可以应用于具有振荡、旋转和滑动接触的系统，以减少摩擦和磨损，并保护轴承在暴露于水中时免受腐蚀（这一过程通常被称为摩擦腐蚀）。这是因为石墨烯呈现出光滑的质地，可能使其成为一种极好的润滑剂。
石墨烯不仅具有低剪切性和高保护性，而且由于其对液体和气体相对缺乏渗透性，因此在轴承中的应用可以防止钢表面氧化，研究表明，石墨烯中的少量层不仅使钢中的摩擦减少了7倍，而且磨损也减少了1万倍，减少了摩擦腐蚀。
与添加传统润滑剂相比，在轴承上添加石墨烯涂层的过程相对简单，石墨烯不需要任何额外的加工步骤，只需喷洒少量溶液或将溶液喷洒在表面，使这一过程简单、环保且具有成本效益。
添加到轴承表面的石墨烯薄片不仅不会对环境有害，而且可以持续相当长的时间，这是因为石墨烯薄片在初始磨损循环期间能够重新定向，从而提供非常低的摩擦系数（COF）。
在一项关于石墨烯作为新兴润滑剂潜力的研究中，研究人员估计，新材料提供的摩擦能量损失减少，每年将节省24.6亿千瓦时的潜在能源，相当于150万桶石油。
很明显，石墨烯和新发现的材料的创新具有作为轴承固体和液体润滑剂的潜力，一旦完全开发出来，这些新的润滑选项可能会对许多行业产生积极影响，从而带来巨大的能源节约。
