题目：石墨烯作为润滑材料的性能研究

2004年石墨烯的成功制备，使这种理想二维纳米材料的稳定存在成为可能。伴随着石墨烯独特优异性能的发掘，全球掀起了石墨烯研究的热潮，各国研究人员都希望将石墨烯真正应用于新型产业。块体石墨作为一种典型的层状材料，由于其层间的自润滑效应，在许多关键工程的润滑领域得到了大量应用。因此，根据石墨烯的结构特性，有理由预测其将可能成为一种完美的润滑材料。学位论文的主要工作包括以下三个方面：（1）采用超声空化方法制备了石墨烯，并对所制备的石墨烯进行了表征及分析。基于表面张力原则，阐明了超声空化制备石墨烯所用溶剂的选取准则；以二甲基甲酰胺为溶剂，用超声空化方法制备了石墨烯；通过透射电子显微镜（TEM）和原子力显微镜（AFM）对所制得的石墨烯进行了表征。结果表明，所制备的石墨烯分散液浓度~0.1mg/mL，AFM观察到的石墨烯厚度在1nm左右，TEM观察到的石墨烯横向尺寸在1m左右。（2）通过测量分散体系的吸光度随时间的变化，对添加了石墨烯的基础油（液体石蜡）分散体系进行了静置分散性和稳定性试验。结果表明，石墨烯质量分数在0.02wt%以下时，石墨烯-液体石蜡分散体系静置稳定性很好，最大沉降率只有10%左右；当石墨烯质量分数高于0.04wt%时，石墨烯-液体石蜡分散体系静置稳定性较差，在不到5h时间内，沉降率超过80%，且肉眼可观察到明显沉淀。最后，尝试采用双电层理论对高浓度的沉降以及低浓度的稳定做出了定性分析。（3）通过四球摩擦磨损实验，对石墨烯-液体石蜡的润滑特性进行了研究。结果表明，石墨烯的添加对磨斑直径（WSD）影响不大，但是磨斑磨损程度和犁沟深浅首先随着石墨烯质量分数的增加而分别减小和变浅，当石墨烯添加质量分数为0.0005wt%时达到最优，之后随添加石墨烯质量分数的增大，磨痕加深；适量的石墨烯添加量可以有效降低摩擦系数，当添加量为0.0005wt%时，较纯液体石蜡摩擦系数降低了21%，之后随石墨烯添加量的增加，摩擦系数逐渐变大并大于液体石蜡基础油；石墨烯的添加对于提高液体石蜡基础油的承载能力无明显效果。最后，尝试使用第三体理论和石墨烯的自补偿修复理论解释了石墨烯作为液体石蜡添加剂时起到抗磨减摩作用的机理。本文研究结果，对推广石墨烯在润滑油添加剂中的应用，具有一定参考意义。