任何曾經(jīng)開車換過(guò)油的人,，都明白減少汽車各部件間摩擦的重要性。美國(guó)能源部（DOE）阿貢國(guó)家實(shí)驗(yàn)室的研究人員多年來(lái)一直致力于用石墨烯等固體潤(rùn)滑劑替代石油，以減少零件間的摩擦,。石墨烯是一種成本更低,、效果更好的潤(rùn)滑劑替代品,，其使用壽命也更長(zhǎng),。

      阿貢國(guó)家實(shí)驗(yàn)室指導(dǎo)研究和研發(fā)項(xiàng)(LDRD)目給了他們實(shí)驗(yàn)所需的種子資金，最初對(duì)研究員Anirudha Sumant和Ali Erdemir的工作進(jìn)行了資助,。

      石墨烯也可以用來(lái)更好地保護(hù)球軸承,。我們知道：當(dāng)軸承暴露于水中時(shí)，隨著時(shí)間推移軸承表面會(huì)發(fā)生腐蝕,。這一過(guò)程通常被稱為摩擦腐蝕,。阿貢實(shí)驗(yàn)室基于石墨烯的研究結(jié)果表明：由于添加了若干層石墨烯，不僅鋼與鋼之間摩擦值減少了7倍,、磨損量減少了10000倍,，同時(shí)還顯著緩解了摩擦腐蝕問(wèn)題。

 

圖片來(lái)源：阿貢國(guó)家實(shí)驗(yàn)室

      通過(guò)制造出石墨烯封裝的鉆石滾珠軸承,，或者“卷軸”,，Sumant的團(tuán)隊(duì)找到了一種將納米級(jí)的超潤(rùn)滑性轉(zhuǎn)化為宏觀現(xiàn)象的方法。

      “與其他現(xiàn)有固體潤(rùn)滑劑涂層相比,，這是一項(xiàng)重大改進(jìn),。”Sumant說(shuō)道,?！岸宜枋?shù)量非常少。因此,，成本要低得多,。另外一個(gè)極大的附加收益就是：由于消除了石油浪費(fèi)，相對(duì)來(lái)說(shuō)會(huì)更加環(huán)保,?！?

      Sumant及其同事的研究工作對(duì)汽車行業(yè)產(chǎn)生了深遠(yuǎn)影響。它可以幫助風(fēng)力渦輪機(jī)更為有效地運(yùn)轉(zhuǎn),，從而使其能夠產(chǎn)生更多能量,。當(dāng)能源設(shè)備從地面或海上泵出石油或天然氣時(shí)，它還可以更好地對(duì)機(jī)器進(jìn)行密封,。

      由納米材料中心的研究員——Sumant領(lǐng)導(dǎo)的阿貢實(shí)驗(yàn)室團(tuán)隊(duì),，后來(lái)又從美國(guó)能源部獲得了額外的兩筆撥款，總額達(dá)140萬(wàn)美元,。

      正是通過(guò)最初的LDRD資助,，他們認(rèn)識(shí)到石墨烯是一種新興的固體潤(rùn)滑劑，而且與目前的油基和其他固體潤(rùn)滑劑（包括石墨潤(rùn)滑劑甚至類金剛石碳）工作方式不同,。

      石墨烯不僅性能更好,，而且性價(jià)比更高。即使是中等質(zhì)量的石墨烯也非常適合摩擦學(xué)應(yīng)用,，但是對(duì)各種電子和傳感器的應(yīng)用卻并非如此,。

      傳統(tǒng)固體潤(rùn)滑劑涂層的大部分成本與應(yīng)用它所需的基礎(chǔ)設(shè)施有關(guān)，包括運(yùn)行相關(guān)機(jī)器的電力和機(jī)器的維護(hù),。石墨烯不是這樣,，石墨烯可通過(guò)在空氣中噴灑溶液來(lái)施加，并且可涂覆任何的復(fù)雜形狀或尺寸,，同時(shí)還可以在較大的表面積上應(yīng)用,。

      為了將他們的發(fā)現(xiàn)引進(jìn)市場(chǎng)，Sumant和他的團(tuán)隊(duì)目前正在與兩個(gè)不同行業(yè)的不同公司進(jìn)行合作,。

      第一家是世界領(lǐng)先的機(jī)械泵密封件供應(yīng)商之一,。它正與科學(xué)家進(jìn)行合作，試圖用石墨烯代替碳化硅密封件,。這樣的話,，可以顯著減少零件磨損和摩擦,。

      該團(tuán)隊(duì)還計(jì)劃與汽車行業(yè)的另一家公司合作，該公司使用模具制造汽車零件,，包括門板,。阿貢實(shí)驗(yàn)室研究人員正在尋求開發(fā)一種新型潤(rùn)滑劑，這種潤(rùn)滑劑可以減少金屬成型應(yīng)用中的摩擦,，從而降低汽車制造成本,。

      阿貢國(guó)家實(shí)驗(yàn)室的LDRD項(xiàng)目經(jīng)理Vivian Sullivan表示，石墨烯實(shí)驗(yàn)是基礎(chǔ)科學(xué)如何在實(shí)驗(yàn)室之外用于實(shí)際手段的一個(gè)很好的例子,。

      “像這樣具有實(shí)際應(yīng)用的發(fā)現(xiàn)正是DOE所尋求的,，”她說(shuō)道?！斑@就是為什么該部門在首輪LDRD資金支持后,，又對(duì)該項(xiàng)目進(jìn)行資助的原因?！?

      LDRD支持高風(fēng)險(xiǎn),、潛在高價(jià)值的研究和開發(fā)。它鼓勵(lì)新穎技術(shù)概念的創(chuàng)造,，并持續(xù)致力于提高國(guó)家實(shí)驗(yàn)室實(shí)力,，以實(shí)現(xiàn)自身及聯(lián)邦資助機(jī)構(gòu)的目標(biāo)。

      “這是實(shí)驗(yàn)室不斷重振研究的主要方式之一,，”阿貢實(shí)驗(yàn)室高級(jí)科學(xué)顧問(wèn)兼美國(guó)能源部科學(xué)用戶設(shè)施辦公室納米材料中心和納米科技部門主任Supratik Guha這樣說(shuō)道,。

      LDRD的項(xiàng)目資金也幫助Sumant和他的團(tuán)隊(duì)獲得了一個(gè)特殊設(shè)備——多功能摩擦計(jì)，可利于高溫階段研究工作的開展,。這有助于研究?jī)蓚€(gè)表面間幾乎無(wú)法估量的摩擦,、磨損和力。

      該設(shè)備現(xiàn)已在納米材料中心擁有一塊永久性歸屬地,， 并將很快向外部用戶開放,。


原文來(lái)自： nanowerk.，原文題目：Graphene - slippery when dry,，由材料科技在線團(tuán)隊(duì)翻譯整理,。