工业润滑油品能赋予机械部件系列性能优势，如高负荷下最低的机械应力、不会由于双向摩擦而产生过早疲劳现象、保证机器部件最长的使用周期、降低运行成本、密封防锈、且符合“双碳”目标等。然而，随着机械运动工况的极端化发展，对润滑油提出了更好的性能要求，如何才能满足使用工况的润滑性能要求，这其中添加剂发挥了至关重要的作用，研制自主知识产权的复合润滑剂成为当务之急。
石墨烯是二维平面蜂窝状晶格结构，具有大的比表面积和化学惰性，作为润滑添加剂加入基础油后，能够极大增强润滑油的减摩和抗磨损性能，同时提高润滑油的极压性能和承载能力，但因石墨烯独特的组成与结构，其与基础油相容性弱、易团聚沉降，从而影响其使用性能。因此，大量的研究工作开展了石墨烯及其衍生物的有机功能化，有机化处理后的石墨烯再加入基础油中可保证分散稳定性，以充分发挥其减摩、抗磨性能。前期工作表明，采用化学法接枝有机基团（如离子液体、钛酸酯等作为修饰剂），可改善石墨烯类材料在润滑剂中的分散稳定性，从而保障持续地参与到摩擦界面，发挥其结构与性能优势（Applied Surface Science, 2019, 491, 15, 105-115; Carbon 2020, 165, 238-250）。一般采用化学改性法，使石墨烯保持良好分散稳定性，可往往采用的修饰剂不具备润滑功能或在摩擦过程中发挥负作用，再者单一的润滑添加剂难以兼顾多方面性能。而随着纳米科学与技术的发展，研制含两相、甚至多相润滑组元的复合添加剂成为可能。
近日，西南交通大学材料服役行为研究团队樊小强研究员等人采用一步水热法，以磷钼酸和L-半胱氨酸为前驱体，成功制备了垂直生长于石墨烯骨架上的rGO@MoS2异质结复合添加剂，确定了MoS2原位生长机制、异质结在工业齿轮油的分散稳定性；随后检测分析了rGO@MoS2异质结调制的工业齿轮油极压性能和摩擦学性能。结果表明，0.04 wt%的复合添加剂可最大限度地增强齿轮油的润滑性能，与单项润滑添加剂（ rGO、MoS2）和他法制备的rGO@MoS2异质结相比，磨损率分别降低了63.1%, 71.9%和60.9%，展现了非常优异的抗磨损性能，归因于相对较完美的异质结结构和其组元本征性能的协同作用。该文章近日以题为“Heterostructured rGO/MoS2 nanocomposites toward enhancing lubrication function of industrial gear oil”发表在知名期刊Carbon上。论文的第一作者为西南交通大学硕士生李小鹏，樊小强研究员为共同一作兼通讯作者。
图 1. rGO@MoS2 异质结复合添加剂制备原理图.
图 2. rGO@MoS2 异质结组分与结构形貌图（场发射扫描电镜图）.
图 3. rGO@MoS2异质结复合添加剂在工业齿轮油中的分散稳定性（与单组分添加剂和他法制备的异质结作为对比）.
图 4. rGO@MoS2异质结复合添加剂增强工业齿轮油的摩擦学行为（确定了异质结调制齿轮油的最佳添加量及润滑效果）.
图 5. rGO@MoS2异质结复合添加剂摩擦机制.
特别感谢国家自然科学基金（面上项目、叶企孙科学基金）、四川省科技项目以及西南交通大学分析测试中心的支持。
原文链接：https://doi.org/10.1016/j.carbon.2022.01.037.
通讯作者简介：
樊小强，工学博士，特聘研究员，四川省特聘专家、四川省专家服务团专家。主要从事磨蚀协同防护技术及工程应用方面的研究，以第一作者和通讯作者已在Chemical Engineering Journal、ACS Applied Materials and Interfaces、Nanoscale、Carbon、ACS Sustainable Chemistry & Engineering、Corrosion Science、Journal of Materials Science & Technology、Applied Surface Science、Journal of Colloid Interface Science、Tribology International和Friction等国际权威期刊发表SCI文章70余篇，授权国家发明专利12件，主持国家自然科学基金（面上、青年）、四川省科技厅重点项目等10余项。兼任中国机械工程学会表面工程分会青年组特聘专家；中国机械工程学会材料分会委员；中国腐蚀与防护学会铁道设施专业委员会委员；四川省腐蚀与防护学会理事会理事等。获第七届“全国铁路青年科技创新奖”、获2016年度中国科学院院长优秀奖、第七届IFAM优秀青年科学家奖等荣誉。
课题组网站：
https://faculty.swjtu.edu.cn/fanxiaoqiang/zh_CN/index/136633/list/index.htm
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