三秦都市报石墨烯未来将用作纳米固体润滑剂

三秦都市报石墨烯未来将用作纳米固体润滑剂



据编辑介绍，5月23日，《三秦都市报》第五版出版了《石墨烯与摩擦》。石墨烯与摩擦的关系是什么介绍了西安交通大学李素志博士及其团队在未来发现的石墨烯的摩擦行为和机理，或将用作纳米固体润滑材料。全文转载如下：

石墨烯灯泡，石墨烯锂电池，关于石墨烯的新闻层出不穷。最近，一些媒体报道，中国专家用纤维素为原料，从玉米芯中提取糠醛等物质，制备生物质石墨烯材料。石墨烯到底是什么哪些功能受到高度重视科学家们在研究石墨烯吗让我们来看看这个石墨烯，它被称为黑金和万能材料。

安德烈海姆和他的同事康斯坦丁·诺沃乔洛夫也因用普通胶带纸从石墨中剥离二维石墨烯而获得2010年诺贝尔物理学奖。

我们对石墨并不陌生。石墨的元素是碳。通常我们用铅笔，核心材料是石墨。石墨的结构是分层的，层之间的相互作用很弱。铅笔芯利用了这一特性，当书写时，一个微米大小的石墨层脱落。即使是微米厚度的石墨片，如果在一个M下观察到。显微镜是由数以百万甚至数以百万计的单碳原子层叠加而成的。当只取其中一个碳原子层时，这就是单层石墨烯。因此，石墨可以看作是多层石墨烯的堆积。因为石墨烯的厚度很小（大约是百万分之一毫米），所以这种材料也称为二维材料，它区别于传统的三维材料，如石墨和几何尺寸。

科学家张光宇说石墨烯很简单。他举了一个简单的例子来告诉人们石墨烯是什么，我们生活在三维空间，而石墨烯是二维空间，在Z方向只有一个原子层。原子层是由六个碳环组成的蜂窝状结构，称为石墨烯，石墨烯按一定的顺序一层一层地堆积成许多、数万层、数千万层，这种材料对石墨材料非常熟悉，如何获得石墨烯呢

石墨烯的发现有多重要历史学家根据人类使用的材料，将人类历史分为石器时代、青铜时代、铁器时代和信息时代（即硅时代），石墨烯作为一种特殊的碳形式的发现，可能为人类开启碳时代的大门。

事实上，有很多方法可以获得石墨烯。机械剥皮的原理很简单，一层一层地解理，最后得到单层石墨烯。目前，机械剥皮是制备单层高结晶石墨烯的主要方法。当然，研究人员也在努力寻找更多的方法来制备石墨烯。石墨烯的制备方法主要有石墨烯、石墨烯和石墨烯。亚phene包括微观机械剥离、碳纳米管横向切割、化学气相沉积、微波、电弧放电、液相剥离、光还原、外延生长、溶剂热法、石墨氧化还原法、电化学还原法和碳化硅热解法。

张广宇说，石墨烯是一种物理尺度上的二维材料。它是超薄的，只有一个原子层厚度，石墨烯的透射率约为97.7%。它的机械性能很好。它的杨氏模量是1100 gpa，1平方米，单层石墨烯。如果做成吊床，猫可以毫无问题地坐在吊床上。石墨烯是一种很强的材料，另外，石墨烯不仅具有良好的机械强度，而且具有良好的导电性。例如，银和铜通常用作导电材料。石墨烯的导热系数是银和铜的100到200倍，过去金刚石的导热系数很好，石墨烯比金刚石好。在多大程度上，它大约是它的两倍。

基于这些特点，人们开始怀疑石墨烯是否非常适用于透明触摸屏、发光板、太阳能板等透明电子产品的原材料，未来石墨烯的发展非常广阔，如人造电子皮肤、超薄传感器、超薄电子器件等。为此，一些以应用为导向的科学家一直试图将石墨烯的一些特殊性质用于实际应用。

科学家们一直在探索石墨烯。西安交通大学的李素志博士和他的团队发现了石墨烯的摩擦行为和机理。摩擦在我们的生活中无处不在。例如，脚底和地面之间的摩擦使我们能够行走；在寒冷的冬天，当我们搓手时，我们感觉到手掌温暖着我们。D温暖。通过大量的实验现象，人们总结了摩擦学的规律，以便更好地指导人们在现实中使用和控制摩擦。

在工业生产中，为了减少机械零件的磨损，经常使用润滑剂来降低摩擦阻力，石墨是一种常用的固体润滑剂。石墨烯是一种二维材料，在力学、电学和热学等方面表现出优异而独特的性能，其强度是T的100倍。石墨烯的摩擦试验表明，石墨烯的摩擦行为也很特殊，这与石墨的摩擦行为明显不同。例如，单石墨烯的摩擦力比石墨大，而且石墨烯的摩擦力在初始阶段随摩擦距离的增加而增大。滑动一定距离后，摩擦力是稳定的，这与石墨的摩擦力自始至终是不一样的，石墨烯的这些特殊现象引起了广泛的关注和讨论，但其根本原因尚不清楚。到目前为止，传统的微摩擦理论还没有给出合理的解释。

自2004年首次制备以来，石墨烯等二维材料以其独特的电、磁、热、力学性能成为学术研究的热点，李素志博士等通过计算机模拟技术成功地揭示了石墨烯摩擦的内在原因。因为石墨烯只是一层很薄的原子层，就像一条很薄的围巾，当物体与它摩擦时，石墨烯容易发生局部几何变形（如折叠），从而改变接触区域的封闭方式，最终影响摩擦，这就是物体需要彼此移动的地方。克服摩擦阻力。如果阿菲特被认为是一本书，石墨烯是其中的一页，很容易想象薄石墨烯很容易形成褶皱，而厚石墨很难产生这种局部几何变形，因此它没有石墨烯的几何构型相关的摩擦特性。

通过原子模拟，首次再现了石墨烯摩擦行为的所有核心现象，并提出了二维材料中可能存在的摩擦演化和调节的新机制，新的研究表明，石墨烯确实会由于不同的层间摩擦而导致表面变形能力的差异。实际接触面积受摩擦过程的影响，但这种简单的粘着折叠效应对界面摩擦的影响在某些情况下可能非常有限，这是首次解释石墨烯摩擦演化机理。相关的接触质量理论也适用于其他具有超柔性力学性能的二维材料，对进一步了解固体界面摩擦行为的物理机理具有重要的指导意义，此外，作为新一代固体润滑剂，石墨烯的性能优于传统材料在很多方面。

西安交通大学的最新研究成果于2016年底发表在国际顶级学术期刊《自然》上，无论在理论上还是在实践上都具有重要意义，从理论上看，传统摩擦理论在二维材料应用中的局限性在于对主要二维材料的摩擦机理进行了改进和扩展，并基于二维材料的大柔性，提出了用二维材料几何控制摩擦行为的新思路。对光、电等方面的研究也有重要的启示，在实际应用中，一些研究表明石墨烯具有良好的润滑性和耐磨性。本文的工作有望为石墨烯作为纳米固体润滑材料的实际应用提供理论依据。

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