石墨潤滑性最新探討

石墨潤滑性最新探討

石墨潤滑性的理論解釋新探李艷華，梅平在大學普通化學和無機化學教材中，討論石墨的結構和潤滑性時，幾乎都是這樣來描述的：“石墨具有層狀結構，在石墨晶體中，同層碳原子之間的距離為０．１４２ｎｍ，層間的距離為０．３３５ｎｍ。同層中每一碳原子以ｓｐ￣２雜化與相鄰的三個碳原子形成三個σ鍵，鍵角為１２０°，發展成一個正六角形的平面層。由于石墨晶體中層與層之間距離較遠，存在較弱的分子間力，所以容易發生滑動，工業上常用作潤滑劑”。在物質結構教材中，往往作進一步的解釋：“由于在石墨晶體中存在離域大π鍵，所以石墨也有類似于金屬鍵的性質。由于層與層之間的距離較大，范德華力較弱，所以層與層之間可以滑動，這是石墨可以作為鉛筆芯書寫和作為潤滑劑的原因?！痹缭冢矗澳甏┢?，Ｒ．Ｈ．Ｓａｖａｇｅ就系統地研究了石墨在不同環境條件下的潤滑性能。研究結果表明，在真空中經過加熱除去污染物的石墨。其摩擦系數μ（μ＝０．５～０．８）比在大氣中的μ（μ＝０．１）要大得多，真空中的磨損也比大氣中的嚴重。經過清除污染物的石墨，再引入Ｈ＿２或Ｎ＿２等氣體時，摩擦系數μ仍然很高。當引入壓力為８００～９３３Ｐａ的



石墨材料的潤滑性能及其開發應用周強徐瑞清（中國農業大學機械工程學院，北京１０００８３）石墨具有耐高溫、抗腐蝕、自潤滑等特性，作為良好的固體潤滑劑及潤滑添加劑，以各種形式應用于機械設備以及加工工藝的潤滑，起到了性能維護及節能降耗、提高生產效率的作用。由于石墨無化學污染和經濟低廉等特性，石墨系潤滑劑包括高純微細粉劑、復合干膜膏劑、醇基乳劑、水基以及油基潤滑劑等新產品不斷得到開發［１～５］，如國外的Ｄａｖｉｄ－Ｈ系列、國內的ＬＷＨ－系列等；其應用領域也不斷擴大。隨著科學技術的發展和研究工作的深入，石墨又以各種衍生物的形式出現，諸如氟化石墨、金屬化合物插層石墨、膨化石墨等等，并在潤滑實踐中獲得了良好的應用。本文僅就石墨系潤滑劑的性能和應用的探索進行綜合論述，并就我們的近期研究作一報道，以便為新型石墨材料的開發利用提供一些參考。１石墨材料的潤滑性能１．１結構潤滑性石墨系材料良好的潤滑性來源于其本身層狀的晶體結構。在石墨層狀的晶體結構中，碳原子以ｓｐ２雜化軌道構成了六角網狀的石墨層面，其碳—碳間的鍵能屬于一種共振σ－鍵（σ－電子共價鍵），鍵能高達６２７ＫＪ／ｍｏｌ

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