石墨烯负载纳米Fe₃O₄复合材料的摩擦学性能

乔玉林^1,2，赵海朝¹，臧艳¹，张庆¹

1. 装甲兵工程学院装备再制造国防科技重点实验室2. 装甲兵工程学院机械产品再制造国家工程研究中心

摘 要：采用液相超声直接剥离法制备了石墨烯负载纳米Fe3O4复合材料,用SEM、TEM对其形貌进行了表征,利用多功能往复摩擦磨损试验仪考察了石墨烯负载纳米Fe3O4复合材料在纯水中的摩擦磨损性能。通过SEM、XPS分别分析了磨痕表面的形貌、典型元素的化学状态,初步探讨了石墨烯负载纳米Fe3O4复合材料在纯水中的润滑机理。结果表明:纳米Fe3O4均匀分布于多层石墨烯片层表面和层间,粒径为20~90 nm;其作为纯水添加剂具有良好的减摩抗磨性能,如试验载荷为10 N,浓度为0.01wt%的石墨烯负载纳米Fe3O4复合材料水分散体系润滑时比纯水润滑的摩擦系数和磨损体积分别下降26.7%和35.4%,这主要是由于复合材料在磨损表面形成了吸附膜、含石墨烯和纳米Fe3O4的边界润滑膜,抑制了Fe的氧化,减轻了摩擦表面的磨损。

关键词：石墨烯;Fe3O4;复合材料;摩擦学性能;磨损机理;