本研究设计了一种具有优异减摩和抗磨性能的可溶性淀粉(SS)和物理改性氟化石墨烯(FG)的混合添加剂体系，以满足未来对水基润滑的需求。采用表面活性剂对氟化石墨进行高速剪切剥落，得到了具有两亲性的改性FG纳米片。改性后的FG通过形成边界润滑膜，显著提高了水基润滑剂的承载性能和边界润滑性能，而SS进一步提高了减摩性能和边界润滑膜的形态性能，特别是在磨合期间。在最佳比例(0.3 wt% FG和0.6 wt% SS)下，混合润滑油协同降低相应的摩擦系数和磨损率约90%。
 
图1. FG的制备工艺示意图。
 
图2. (a) FGi样品剥落前的TEM图像，(b) FG/CTAC纳米片样品剥落后的TEM和HR-TEM图像，(c-f) FG/CTAC样品剥落后的TEM图像及相应的元素映射图像
 
图3. (a) FGi/CTAC剥离前和FG/CTAC剥离后对应的FT-IR吸收光谱和(b) TG曲线。
 
图4. (a) FGi和FG/CTAC的XPS测量光谱，(b) FGi和(c) FG/CTAC的C1s精细光谱，(d) FGi、FGi/CTAC和FG/CTAC的F1s精细光谱。
 
图5. (a)表面活性剂改性前后FG/CTAC在相同浓度为0.2 mg/mL的不同溶剂中的分散性，相同浓度为1 mg/mL的(b) FG/CTAC和(c) SS/FG水相分散体的分散性和随时间变化的光学照片。
 
图6. 具有不同浓度相应添加剂的润滑剂在设定条件（20N，2Hz，6mm）下的摩擦系数曲线和磨损率：（a，b）SS，（c，d）FG/CTAC和（e，f）SS/FG。
 
图7. (a)在设定条件下(20 N, 2 Hz, 6 mm)，纯水和各种润滑剂0.6 wt% SS, 0.3 wt% FG/CTAC, SS/FG混合润滑下的摩擦系数曲线和(b)磨损率;不同(c)摩擦对和(d)载荷下SS/FG润滑剂的摩擦系数和磨损率。
 
图8. (a) FG/CTAC和(b)添加润滑剂的SS/FG润滑黄铜基片，摩擦5min和30 min后形成的润滑膜的拉曼光谱， (c)在设定条件下(20 N, 2 Hz, 6 mm)添加不同添加剂的润滑剂经过不同摩擦次数后的磨损率比较。
 
图9.不同添加剂(a) SS、(b) FG/CTAC、(c) SS/FG的润滑剂的摩擦膜SEM图像及相应的磨损疤痕表面EDS映射图像。
 
图10. 含有不同添加剂的水基润滑剂的润滑机理图。
 
       相关研究成果由兰州理工大学材料科学与工程学院、中国科学院兰州化学物理研究所固体润滑国家重点实验室Jinshan He等人于2023年发表在Tribology International
 (https://doi.org/10.1016/j.triboint.2023.108412)上。原文：Tribological properties of physically modified fluorinated graphene and soluble starch hybrid as water-based lubricating additive system。

转自《石墨烯研究》公众号