石墨潤滑性最新探討

石墨潤滑性最新探討

石墨潤滑性的理論解釋新探李艷華，梅平在大學(xué)普通化學(xué)和無機(jī)化學(xué)教材中，討論石墨的結(jié)構(gòu)和潤滑性時(shí)，幾乎都是這樣來描述的：“石墨具有層狀結(jié)構(gòu)，在石墨晶體中，同層碳原子之間的距離為０．１４２ｎｍ，層間的距離為０．３３５ｎｍ。同層中每一碳原子以ｓｐ￣２雜化與相鄰的三個(gè)碳原子形成三個(gè)σ鍵，鍵角為１２０°，發(fā)展成一個(gè)正六角形的平面層。由于石墨晶體中層與層之間距離較遠(yuǎn)，存在較弱的分子間力，所以容易發(fā)生滑動(dòng)，工業(yè)上常用作潤滑劑”。在物質(zhì)結(jié)構(gòu)教材中，往往作進(jìn)一步的解釋：“由于在石墨晶體中存在離域大π鍵，所以石墨也有類似于金屬鍵的性質(zhì)。由于層與層之間的距離較大，范德華力較弱，所以層與層之間可以滑動(dòng)，這是石墨可以作為鉛筆芯書寫和作為潤滑劑的原因。”早在４０年代末期，Ｒ．Ｈ．Ｓａｖａｇｅ就系統(tǒng)地研究了石墨在不同環(huán)境條件下的潤滑性能。研究結(jié)果表明，在真空中經(jīng)過加熱除去污染物的石墨。其摩擦系數(shù)μ（μ＝０．５～０．８）比在大氣中的μ（μ＝０．１）要大得多，真空中的磨損也比大氣中的嚴(yán)重。經(jīng)過清除污染物的石墨，再引入Ｈ＿２或Ｎ＿２等氣體時(shí)，摩擦系數(shù)μ仍然很高。當(dāng)引入壓力為８００～９３３Ｐａ的



石墨材料的潤滑性能及其開發(fā)應(yīng)用周強(qiáng)徐瑞清（中國農(nóng)業(yè)大學(xué)機(jī)械工程學(xué)院，北京１０００８３）石墨具有耐高溫、抗腐蝕、自潤滑等特性，作為良好的固體潤滑劑及潤滑添加劑，以各種形式應(yīng)用于機(jī)械設(shè)備以及加工工藝的潤滑，起到了性能維護(hù)及節(jié)能降耗、提高生產(chǎn)效率的作用。由于石墨無化學(xué)污染和經(jīng)濟(jì)低廉等特性，石墨系潤滑劑包括高純微細(xì)粉劑、復(fù)合干膜膏劑、醇基乳劑、水基以及油基潤滑劑等新產(chǎn)品不斷得到開發(fā)［１～５］，如國外的Ｄａｖｉｄ－Ｈ系列、國內(nèi)的ＬＷＨ－系列等；其應(yīng)用領(lǐng)域也不斷擴(kuò)大。隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展和研究工作的深入，石墨又以各種衍生物的形式出現(xiàn)，諸如氟化石墨、金屬化合物插層石墨、膨化石墨等等，并在潤滑實(shí)踐中獲得了良好的應(yīng)用。本文僅就石墨系潤滑劑的性能和應(yīng)用的探索進(jìn)行綜合論述，并就我們的近期研究作一報(bào)道，以便為新型石墨材料的開發(fā)利用提供一些參考。１石墨材料的潤滑性能１．１結(jié)構(gòu)潤滑性石墨系材料良好的潤滑性來源于其本身層狀的晶體結(jié)構(gòu)。在石墨層狀的晶體結(jié)構(gòu)中，碳原子以ｓｐ２雜化軌道構(gòu)成了六角網(wǎng)狀的石墨層面，其碳—碳間的鍵能屬于一種共振σ－鍵（σ－電子共價(jià)鍵），鍵能高達(dá)６２７ＫＪ／ｍｏｌ

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