石墨烯/稀土有机配合物复合润滑添加剂的设计、制备及摩擦学性能研究

结题报告
项目介绍
AI项目解读

基本信息

  • 批准号：
    51705502
  • 项目类别：
    青年科学基金项目
  • 资助金额：
    24.0万
  • 负责人：
    杨志刚
  • 依托单位：
    中国科学院兰州化学物理研究所
  • 学科分类：
    E0505.机械摩擦学与表面技术
  • 结题年份：
    2020
  • 批准年份：
    2017
  • 项目状态：
    已结题
  • 起止时间：
    2018-01-01 至2020-12-31

项目摘要

Lubricant additive is the quintessence of modern lubricating oil. So it is very meaningful to research and develop new type of high efficient solid lubricant additive. Graphene can serve as an excellent candidate for novel lubricating materials with high efficiency and bright prospect due to its unique nature. But there is strong π-π interaction for the ultra thin two-dimensional structure of graphene, making it easy to agglomerate, which will restrict the effects of reduce friction and wear. To solve this problem, we will try to prepare the graphene/rare-earth organic complex for the purpose of enhancing the dispersibility of graphene in the base oil and improving its bearing capacity and role of reduce friction and wear. The chemical constitution and structure of graphene/rare-earth organic complexes have been designed. The load carrying, reduce friction and anti-wear capacities of the base oil added with various contents of graphene/rare-earth organic complexes will be studied by four-ball extreme pressure tester (MRS-1J) and Optimol SRV-IV oscillating reciprocating friction and wear tester under different test conditions (load, time and temperature). Moreover, the bearing capacity, reduce friction and anti-wear mechanism will be explained.
高性能润滑添加剂是现代工业润滑油的重要组成部分，因此研究开发新型高效的固体润滑添加剂具有非常重要的意义。石墨烯自身独特的性质使其成为前景广阔的新型高效润滑材料，但是其片层间强的π-π相互作用，使其很容易发生团聚，制约了其减摩抗磨作用的发挥。针对这一问题，本申请项目拟将石墨烯与稀土有机配合物相复合，实现其在基础油中均匀稳定分散目的同时，显著增强润滑油的承载和减摩抗磨性能。通过设计石墨烯/稀土有机配合物的化学组成和结构，以及调节石墨烯/稀土有机配合物在基础油中的添加含量和摩擦学性能测试条件（如载荷、时间和温度），结合四球摩擦试验机（MRS-1J）和微振动摩擦试验机（SRV-IV）考察石墨烯/稀土有机配合物复合材料对基础润滑油的极压承载和摩擦磨损性能的影响，揭示其在摩擦过程中的承载和减摩抗磨作用机理。

结项摘要

石墨烯自身独特的性质使其成为前景广阔的新型高效润滑材料，但是其片层间强的π-π相互作用，使其很容易发生团聚，制约了其减摩抗磨作用的发挥。针对这一问题，我们将石墨烯与稀土有机配合物相复合，实现了其在基础油中均匀稳定分散，同时显著增强润滑油的承载和减摩抗磨性能。通过设计石墨烯/稀土有机配合物的化学组成和结构，以及调节石墨烯/稀土有机配合物在基础油中的添加含量和摩擦学性能测试条件（如载荷、时间和温度），考察石墨烯/稀土有机配合物复合材料对基础润滑油的极压承载和摩擦磨损性能的影响，揭示其在摩擦过程中的承载和减摩抗磨作用机理。研究结果表明，添加Eu(Phen)(OA)3的基础油的寿命长于添加Ce(Phen)(OA)3。Eu(Phen)(OA)3非常少量（0.06%）的添加即可使极压性比基础油提高150%，添加Eu(Phen)(OA)3的磨损体积比基础油减少93%；此外，添加Eu(Phen)(OA)3的磨损体积占添加Ce(Phen)(OA)3的约24%。通过水热法调节GO胶态悬浮液前驱体的比例，合成了均匀分散的铕-1,10-菲啰啉-油酸/石墨烯复合材料（RGO/Eu(Phen)(OA)3），复合材料既包含石墨烯的润滑性能，又拥有Eu(Phen)(OA)3优异的抗磨损性能。制备的复合材料在基础油聚α烯烃中具有良好的分散稳定性，摩擦系数降低不显著，然而基础油的寿命大大延长，并且优于商用添加剂二烷基二硫代磷酸锌（ZDDP）；同时，添加适量（0.08%）的RGO/Eu(Phen)(OA)3可使钢球上的磨斑面积减少约56%，磨损体积/磨损率较之ZDDP减少约37%。成功制备了还原石墨烯与柠檬酸修饰的氟化镧（rGO/LaF3）复合材料，并研究了其在水溶液中的分散稳定性和摩擦学性能。相比单一的还原石墨烯，复合材料在静置15天后未发现明显的沉降现象，而还原石墨烯几乎完全沉淀。相比纯水，添加rGO/LaF3复合材料（0.1 wt.%）后表现出了减摩和抗磨的作用，其中抗磨效果更为明显。上述研究进展和结果给出了改善石墨烯在基础油中稳定分散性能的新思路，为后续研究石墨烯作为润滑添加剂及其推广应用提供了理论和实践依据，具有重要的指导意义。

项目成果

期刊论文数量（4）
专著数量（0）
科研奖励数量（0）
会议论文数量（0）
专利数量（0）
石墨烯/LaF_3的制备及其作为水基润滑剂的摩擦学性能研究(英文)
  • DOI：
    10.16078/j.tribology.2018025
  • 发表时间：
    2019
  • 期刊：
    摩擦学学报
  • 影响因子：
    --
  • 作者：
    郭效军;蒲茂杰;杨志刚;王金清
  • 通讯作者：
    王金清
稀土铈有机配合物添加剂的制备及其摩擦学性能
  • DOI：
    10.16078/j.tribology.2019151
  • 发表时间：
    2020
  • 期刊：
    摩擦学学报
  • 影响因子：
    --
  • 作者：
    李文静;查飞;杨志刚;王金清
  • 通讯作者：
    王金清
Preparation of Well-Dispersed Lubricant Additives with Excellent Antiwear Ability Under High Load
高负荷抗磨分散良好的润滑油添加剂的制备
  • DOI：
    10.1007/s11249-020-01335-4
  • 发表时间：
    2020-08
  • 期刊：
    Tribology Letters
  • 影响因子：
    3.2
  • 作者：
    Li Wenjing;Yang Zhigang;Zha Fei;Li Zhangpeng;Wang Jinqing
  • 通讯作者：
    Wang Jinqing
多孔石墨烯的制备及应用
  • DOI：
    10.16553/j.cnki.issn1000-985x.2018.03.026
  • 发表时间：
    2018
  • 期刊：
    人工晶体学报
  • 影响因子：
    --
  • 作者：
    柴雅琼;李章朋;莫尊理;杨志刚;王金清
  • 通讯作者：
    王金清

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其他文献

单分子定位超分辨显微成像有机荧光探针的研究进展
  • DOI：
    10.11944/j.issn.1000-0518.2019.03.180249
  • 发表时间：
    2019
  • 期刊：
    应用化学
  • 影响因子：
    --
  • 作者：
    潘文慧;李文;屈璟涵;叶懿霈;屈军乐;杨志刚
  • 通讯作者：
    杨志刚
脂肪酸对离体培养中华绒螯蟹肝胰腺PUFAs合成相关基因表达的影响
  • DOI：
    10.13417/j.gab.036.002367
  • 发表时间：
    2017
  • 期刊：
    基因组学与应用生物学
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    --
  • 作者：
    魏帮鸿;杨志刚;郑善玉;周俊宇;成永旭
  • 通讯作者：
    成永旭
受激辐射损耗超分辨荧光成像探针研究进展
  • DOI：
    10.16085/j.issn.1000-6613.2018-1145
  • 发表时间：
    2019
  • 期刊：
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  • 影响因子：
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  • 作者：
    刘毋凡;陈楚芳;潘文慧;熊佳;屈军乐;杨志刚
  • 通讯作者：
    杨志刚
河南省鲇形目钝头鮠科新纪录种——等颌(魚央)
  • DOI：
    10.16366/j.cnki.1000-2367.2020.01.019
  • 发表时间：
    2020
  • 期刊：
    河南师范大学学报(自然科学版)
  • 影响因子：
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  • 作者：
    周传江;马文文;张巧鸽;邬定会;傅正卿;杨志刚;宋东蓥;申海瑞;张辰飞;孟晓林;张建新;汤永涛;聂国兴
  • 通讯作者：
    聂国兴
基于复杂随机裂隙网络的隧洞围岩稳定性分析
  • DOI：
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  • 发表时间：
    2015
  • 期刊：
    人民长江
  • 影响因子：
    --
  • 作者：
    姚池;牛江瑞;张倩;杨志刚
  • 通讯作者：
    杨志刚

其他文献

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课题项目：调控A型流感病毒诱导IFN-β表达的机制研究

AI项目摘要：

本研究聚焦于TRIM2蛋白在A型流感病毒诱导的IFN-β表达中的调控机制。A型流感病毒是全球性健康问题，其感染可导致严重的呼吸道疾病。IFN-β作为关键的抗病毒因子，其表达水平对抗病毒防御至关重要。然而，TRIM2如何调控IFN-β的表达尚未明确。本研究假设TRIM2通过与病毒RNA或宿主因子相互作用，影响IFN-β的产生。我们将采用分子生物学、细胞生物学和免疫学方法，探索TRIM2与A型流感病毒诱导IFN-β表达的关系。预期结果将揭示TRIM2在抗病毒免疫反应中的作用，为开发新的抗病毒策略提供理论基础。该研究对理解宿主抗病毒机制具有重要科学意义，并可能对临床治疗流感病毒感染提供新的视角。

AI项目思路：

科学问题：TRIM2如何调控A型流感病毒诱导的IFN-β表达？
前期研究：已有研究表明TRIM2参与抗病毒反应，但其具体机制尚不明确。
研究创新点：本研究将深入探讨TRIM2在IFN-β表达中的直接作用机制。
技术路线：包括病毒学、分子生物学、细胞培养和免疫检测技术。
关键技术：TRIM2与病毒RNA的相互作用分析，IFN-β启动子活性检测。
实验模型：使用A型流感病毒感染的细胞模型进行研究。

AI技术路线图

        graph TD
          A[研究起始] --> B[文献回顾与假设提出]
          B --> C[实验设计与方法学准备]
          C --> D[A型流感病毒感染模型建立]
          D --> E[TRIM2与病毒RNA相互作用分析]
          E --> F[TRIM2对IFN-β启动子活性的影响]
          F --> G[IFN-β表达水平测定]
          G --> H[TRIM2功能丧失与获得研究]
          H --> I[数据收集与分析]
          I --> J[结果解释与科学验证]
          J --> K[研究结论与未来方向]
          K --> L[研究结束]
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