石墨烯基纳米颗粒由于其显着的物理和化学性质而作为润滑剂添加剂获得了极大的兴趣。随着植物油作为可生物降解润滑剂的使用增加，特别是在对环境有强烈影响的行业中，许多研究都集中在使用石墨烯基纳米片作为可生物降解润滑剂中的添加剂，从而实现优于商业矿物油的性能。
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减少摩擦和改善润滑是许多工程应用最关键的因素之一。先进的润滑对于提高几乎任何机构的耐用性、效率和性能都至关重要。在运输、发电和汽车行业，改进的润滑油也有助于减少碳排放。
用于更可持续润滑油的生物基原料
目前，大多数市售润滑油严重依赖使用合成或石油基产品，这引起了严重的环境问题。在现代社会中，需要更多的化石基产品，包括润滑剂，以适应不断增长的能源需求。
专家估计，全球每年使用3000万至4000万吨润滑油。由于事故和处置不当，总量的一半以上被释放回环境，造成环境污染和危害。
化石资源的枯竭和对环境退化的日益关注刺激了绿色能源系统的发展和可持续资源的利用，作为矿物产品的潜在替代品。特别是，生物基润滑剂作为矿物基润滑剂的替代品引起了人们的兴趣。
生物基润滑剂通常来自植物油、动物脂肪或其他环保碳氢化合物等原料。除了易于生物降解和可再生外，与矿物油相比，生物基润滑剂还具有良好的润滑性，高闪点，高粘度指数和良好的抗剪切性。
石墨烯基纳米颗粒在润滑剂中用作摩擦改性剂
近年来，纳米材料已成为改善润滑剂性能的潜在环保添加剂。纳米颗粒添加剂的应用是基于固体润滑的原理，其中固体润滑剂的层状结构，如石墨或二硫化钼，定向平行于运动方向。
这种纳米材料在极压应用中作为抗磨和减摩添加剂特别有用。
在各种层状纳米颗粒中，石墨烯和氧化石墨烯（GO）自发现以来引起了相当大的关注。基于石墨烯的纳米颗粒的独特片状结构使摩擦接触表面变得容易。
此外，石墨烯及其衍生物的卓越机械强度及其惰性化学性质可减少机械磨损，并抑制对滑动表面的腐蚀和氧化损伤。
农业副产品作为润滑剂的使用
最近，来自印度和罗马尼亚的研究人员开发了一种腰果壳液体（CNSL）和纯蓖麻油（NCO）的新型混合物，并补充了还原的氧化石墨烯（RGO）纳米颗粒，作为商业不可生物降解油的可生物降解替代品。该研究发表在《The Journal of Molecular Liquids》上。
CNSL是从腰果壳的软蜂窝结构中提取的深棕色粘稠液体，是腰果生产的农业副产品。CNSL是用于合成生物基苯酚基聚合物的可再生原料。
NCO是从蓖麻油植物的种子中提取的植物油，用于各种工业领域，包括化妆品，制药和化学制造，作为可再生原料。通过混合这两种油，研究人员旨在将NCO的高粘度（40°C时为242.81厘沲）与CNSL的出色生物降解性相结合，创造出一种可生物降解的润滑剂，可以超越传统的矿物油润滑剂。
还原的氧化石墨烯提高了可生物降解润滑剂的性能
为了提高润滑剂的性能，研究小组使用RGO作为混合物中的摩擦改性剂添加剂。与石墨烯不同，石墨烯也是一种有效的固体润滑剂，RGO在分散成液体（特别是在极性液体中）时不会聚集。此外，RGO可以通过氧化石墨烯的化学还原以低成本大量生产。
该工艺在氧化石墨烯表面引入极性基团和直烃尾，提高了RGO的混溶性，补充了润滑剂的抗磨和减摩性能。
为了优化新的可生物降解混合物中CNSL，NCO和r-GO的百分比，研究人员在10-70 vol%的范围内改变了CNSL的含量，同时补充了混合物中0.1-2重量%的RGO添加剂。在一系列摩擦学测试中，将混合物的润滑性能与商用矿物油的性能进行了比较。
混合绿色植物油优于矿物油
实验结果表明，RGO摩擦改性剂在CNSL/NCO共混物中的最佳含量在0.5~1.0 wt%之间。对于含有0.5%RGO和40%CNSL的混合物，测量的最低摩擦系数为0.0399，与商用油的摩擦系数（0.1044）相比，提高了60%以上。
这种新型可生物降解的混合物在测试齿轮箱机构中的表现也优于商业矿物油和纯净的NCO作为润滑剂。测试结果证明，新的可生物降解的CNSL/NCO混合物，辅以RGO摩擦改性剂，可以在各种应用中成功取代传统的矿物油。
研究人员设想，植物油混合物和RGO纳米颗粒添加剂的使用将为更广泛的工业应用中的可持续润滑铺平道路。
参考文献和延伸阅读
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