一种超润滑固体防护材料及其制备方法和应用

申请号 CN202311254440.5 申请日 2023-09-26 公开(公告)号 CN117384689A 公开(公告)日 2024-01-12
申请人 曲阜师范大学; 发明人 公培伟; 公圣鉴; 刘哲; 王丹丹; 王百忍; 刘建喜; 刘维民;
摘要 本 发明 涉及一种超润滑固体防护材料,二硫化钼与 石墨 炔组合形成的 摩擦副 可在摩擦测试过程中形成石墨炔/二硫化钼 异质结 ,层间滑 动能 垒显著降低,从而起到润滑作用。本发明所涉及材料的合成设备简单,制备过程简便,且本发明构建的石墨炔/二硫化钼异质结润滑体系具有优异的减摩抗磨性能。该润滑体系在多种测试条件下均表现出超润滑特性,其 摩擦系数 可达到0.002,能在很大程度上降低材料的磨损,并且在机械运动部件等表面具有良好的防护效果,能显著延长材料的润滑寿命。
权利要求

1.一种超润滑固体防护材料,其特征在于,采用石墨炔和二硫化钼作为摩擦副材料,在摩擦测试的过程中形成石墨炔/二硫化钼异质结,具有超低的摩擦系数
2.一种权利要求1所述的超润滑固体防护材料的制备方法,其特征在于,包括如下步骤:
(1)将含有离子的溶液经过超声处理后,喷涂沉积在基底上,干燥后得到含铜离子沉积膜的基底;
(2)石墨炔单体溶剂中发生偶合反应生长在步骤(1)所述的含铜离子沉积膜的基底表面,反应结束后将其清洗并干燥,即得石墨炔薄膜
(3)将二硫化钼粉末溶于溶剂后进行超声处理,喷涂沉积在球上,干燥后得到喷涂二硫化钼的钢球;
(4)将步骤(2)所述的石墨炔薄膜与步骤(3)所述的喷涂二硫化钼的钢球进行摩擦测试即得。
3.根据权利要求2所述的超润滑固体防护材料的制备方法,其特征在于,步骤(1)中,所述含有铜离子的溶液包括醋酸铜溶液、氯化铜溶液、硝酸铜溶液、硫酸铜溶液中的至少一种,其铜离子的摩尔浓度为2~4mmol/L;
超声处理的频率为40~60Hz,时间为5~20min;
喷涂方法采用逐次少量喷涂的方式,并在每次喷涂后等待其自然干燥后再进行下一次喷涂,直至所有喷涂工作完成;
所述基底的材质选自单晶化锆、钢、玻璃中的任意一种。
4.根据权利要求2所述的超润滑固体防护材料的制备方法,其特征在于,步骤(2)中,将所述含铜离子沉积膜的基底置于吡啶中,然后加入石墨炔单体与吡啶的混合溶液,石墨炔单体的质量为0.4~0.5g,吡啶的体积为20~25mL,在沉积的铜离子的催化下发生偶合反应,使石墨炔单体反应生成沉积在基底表面的石墨炔薄膜。
5.根据权利要求4所述的超润滑固体防护材料的制备方法,其特征在于,所述偶合反应在加热条件下进行,优选地,所述加热温度控制在60~65℃之间,所述反应时间为72~
120h。
优选地,步骤(2)中,所述偶合反应全程在避光和无氧环境中进行。
6.根据权利要求2‑5任一项所述的超润滑固体防护材料的制备方法,其特征在于,步骤(2)中,所述石墨炔单体的制备方法包括步骤:将六(三甲硅基乙炔基)苯溶于四氢呋喃中,反应后再加入四丁基氟化铵溶液后在黑暗、无氧以及低温条件(‑8~0℃)下进行反应,用乙酸乙酯稀释后再用饱和食盐洗涤,萃取出有机相,用无水硫酸钠进行干燥,在45℃下旋干,并经冷冻干燥处理后即得石墨炔单体。
7.根据权利要求2所述的超润滑固体防护材料的制备方法,其特征在于,步骤(3)中,所述二硫化钼的摩尔浓度为0.04~0.06mmol/L,超声处理的频率为40~60Hz,时间为3~
10min;喷涂方法采用逐次少量喷涂的方式,并在每次喷涂后等待其自然干燥后再进行下一次喷涂,直至所有喷涂工作完成。
8.一种权利要求2‑7任一项所述的方法制备的一种超润滑固体防护材料。
9.一种权利要求8所述的超润滑固体防护材料在润滑领域中的应用。

说明书全文

一种超润滑固体防护材料及其制备方法和应用

技术领域

[0001] 本发明涉及固体润滑防护材料制备技术领域,具体涉及一种超润滑固体防护材料及其制备方法和应用。

背景技术

[0002] 摩擦磨损造成严重的经济损失和能源消耗。因此,研究摩擦机理并确定合适的材料组合以降低摩擦具有重要意义。二维层状材料由于其不相称的接触和弱的范德华相互作用,是实现超润滑的理想材料。此外,不同的二维材料可通过范德华作用组合形成异质结构材料,通过调整二维材料异质结构可调节材料的晶体结构、层间相互作用和滑动能垒。这样既可以实现摩擦的调控,又可以根据不同工况需要设计不同的润滑材料。
[0003] 新兴材料具有优异的物理化学性质和广泛的应用前景,已成为众多学科的前沿2
研究领域之一。二维石墨炔(GDY)材料具有sp和sp 碳原子共杂化的二维全碳网络,从结构来看,GDY是由炔键和苯环连接形成的二维平面网络,它被认为是一种结构几乎完美的碳材
2
料。GDY中sp/sp杂化碳原子的特殊排列赋予了其独特的化学与电子结构,使之具有稳定的化学性质、高的机械强度和层间剪切强度低等优点,这些特殊的性质为制备不同尺寸和大小的薄膜、异质结和复合材料体系提供了可能。
[0004] 异质结由具有不同机械或物理特性的异质区域组成,这些异质区域之间的交互耦合产生了协同效应,其综合特性超过了混合规则的预测。异质结构具有良好的摩擦学性能,可改善摩擦副摩擦系数和磨损特性,显著降低摩擦磨损,很多相关研究也证实了异质材料作为润滑材料的可行性。异质材料是实现超润滑的理想材料,目前摩擦学领域使用的石墨炔异质材料在滑动过程中仍然存在难以达到预期润滑效果等问题。此外,目前尚无采用本发明方法制备二硫化钼与石墨炔异质结的公开报道,且没有将其用于润滑领域的相关研究。

发明内容

[0005] 针对上述的问题,本发明提出一种能有效克服上述问题的一种超润滑固体防护材料制备方法,并且制备的材料具有优异的润滑性能。
[0006] 本发明还提供了该超润滑固体防护材料的制备方法。
[0007] 本发明也提供了该超润滑固体防护材料在润滑等领域中的应用。
[0008] 本发明为了实现上述目的所采用的技术方案为:
[0009] 一种超润滑固体防护材料,二硫化钼与石墨炔组合形成的摩擦副在摩擦测试的过程中形成石墨炔/二硫化钼异质结从而起到润滑作用。
[0010] 在本发明的第一方面,公开了一种超润滑固体防护材料的制备方法,包括以下步骤:
[0011] (1)将含有离子的溶液经过一段时间的超声处理后,采用喷枪喷涂的方式按照一定的喷涂方法将其喷涂沉积在基底上,干燥后得到含铜离子沉积膜的基底;
[0012] (2)石墨炔单体溶剂中在一定条件下发生偶合反应生长在步骤(1)所述的含铜离子沉积膜的基底表面,反应结束后将其清洗并干燥,即得石墨炔薄膜;
[0013] (3)将二硫化钼粉末溶于的溶剂后进行超声处理,处理完后采用喷枪喷涂的方式按照一定的喷涂方法将其喷涂沉积在球上,干燥后得到喷涂二硫化钼的钢球;
[0014] (4)将步骤(2)所述的石墨炔薄膜与步骤(3)所述的喷涂二硫化钼的钢球进行摩擦测试即得超润滑固体防护材料。
[0015] 进一步地,步骤(1)中,沉积之前对基底表面进行超声清洗,得到干净基底,超声清洗频率为40~80Hz,时间为3~15min。
[0016] 进一步地,步骤(1)中,所述含有铜离子的溶液包括醋酸铜溶液、氯化铜溶液、硝酸铜溶液、硫酸铜溶液中的至少一种,优选地,所述含有铜离子的溶液中铜离子的摩尔浓度为2~4mmol/L。
[0017] 进一步地,步骤(1)中,超声处理的频率为40~60Hz,时间为5~20min。喷涂方法采用逐次少量喷涂的方式,并在每次喷涂后等待其自然干燥后再进行下一次喷涂,直至所有喷涂工作完成。
[0018] 进一步地,步骤(2)中,将所述含铜离子沉积膜的基底置于吡啶中,然后加入石墨炔单体,在沉积膜上铜离子的催化下发生偶合反应,使石墨炔单体转化为生长在该沉积膜表面的石墨炔薄膜。
[0019] 进一步地,步骤(2)中,所述偶合反应全程在避光和无环境中进行,其原因在于用于合成石墨炔薄膜的单体化学性质不稳定,见光易分解,在氧气中易氧化。
[0020] 进一步地,步骤(2)中,所述石墨炔单体的质量为0.4~0.5g,吡啶的体积为20~25mL。
[0021] 进一步地,步骤(2)中,所述偶合反应在加热条件下进行,优选地,所述加热温度控制在60~65℃,所述反应时间为72~120h。
[0022] 进一步地,步骤(2)中,将沉积在所述含铜离子沉积膜表面的石墨炔薄膜用乙醇反复洗涤后,等待其自然干燥,即得石墨炔薄膜。
[0023] 进一步地,步骤(2)中,所述石墨炔单体的制备方法包括步骤:将六(三甲基乙炔基)苯溶于四氢呋喃中,反应后再加入四丁基氟化铵溶液后在无氧、黑暗以及低温条件(‑8~0℃)下进行反应,对用乙酸乙酯稀释反应液后再饱和食盐洗涤,萃取出有机相,用无水硫酸钠进行干燥,真空干燥处理后即得石墨炔单体。
[0024] 进一步地,步骤(2)中,所述石墨炔单体的制备在低温下进行,优选地,所述低温条件反应温度控制在‑8~0℃之间为宜。
[0025] 进一步地,步骤(3)中,沉积之前对钢球表面进行超声清洗,得到干净的钢球,超声清洗频率为40~80Hz,时间为3~15min。
[0026] 进一步地,步骤(3)中,所述二硫化钼分散液选用乙醇作为溶剂。优选地,所述二硫化钼分散液中二硫化钼的摩尔浓度为0.04~0.06mmol/L。
[0027] 进一步地,步骤(3)中,超声处理的频率为40~60Hz,时间为3~10min。喷涂方法采用逐次少量喷涂的方式,并在每次喷涂后等待其自然干燥后再进行下一次喷涂,直至所有喷涂工作完成。
[0028] 在本发明的第二方面,公开上述方法制备的超润滑固体防护材料在润滑等领域中的应用。
[0029] 本发明的有益成果:
[0030] (1)本发明首次提出石墨炔和二硫化钼作为摩擦副,并且其所需的仪器设备简单、成本低、制备过程简单,摩擦过程中形成异质结的磨合期短,能在较短时间内起到超润滑效果。
[0031] (2)本发明提出的摩擦副在摩擦过程中可形成一层转移膜,能显著提高材料表面的润滑性能,从而降低摩擦系数;转移膜的存在可避免材料表面直接接触而出现严重的摩擦和磨损,从而提高材料的抗磨耐磨性
[0032] (3)本发明构建的石墨炔/二硫化钼异质结润滑体系具有优异的润滑性能,可在长时间内始终保持超润滑水平,从而延长材料的使用寿命。附图说明
[0033] 构成本发明的一部分的说明书附图用来提供对本发明的进一步理解,本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明,并不构成对本发明的不当限定。结合附图来详细说明本发明的实施方案,其中:
[0034] 图1为石墨炔/二硫化钼异质结的透射电镜照片,其中,a为20nm高分辨率透射电镜照片、b为10nm高分辨率透射电镜照片;
[0035] 图2为石墨炔/二硫化钼异质结的拉曼光谱图;
[0036] 图3为石墨炔/二硫化钼异质结的X射线光电子能谱图,其中,a为C元素的X射线光电子能谱图、b为S元素的X射线光电子能谱图、c为Mo元素的X射线光电子能谱图;
[0037] 图4为载荷0.5N、频率1Hz的条件下,石墨炔、二硫化钼、石墨炔/二硫化钼异质结的往复摩擦曲线图;
[0038] 图5为载荷0.5N、频率1Hz的条件下,不同二硫化钼浓度下的石墨炔/二硫化钼异质结的平均摩擦系数。

具体实施方式

[0039] 在接下来的描述中进一步阐述了本发明的具体细节用于充分理解本发明。本发明中的说明书所使用的术语只是为了用于说明本发明的优点和特点,不是旨在于限制本发明。
[0040] 除非另行定义,本发明中所使用的所有专业与科学术语属于本发明的技术领域的技术人员所理解的含义相同。如无特殊说明,本发明所使用的试剂均按照产品说明书使用或采用所属领域的常规使用方法。现根据说明书附图和具体实施方式对本发明的技术方案作进一步说明。
[0041] 下列实施例中,所述石墨炔单体的合成方法统一采用如下步骤:取50mg六(三甲硅基乙炔基)苯溶于15mL四氢呋喃加入经无氧和避光处理的三口烧瓶中,再将0.65g的四丁基氟化铵溶于2mL四氢呋喃后取0.4mL混合溶液加入所述三口烧瓶中,然后在水浴条件(‑8~0℃)下搅拌反应30min,经薄层色谱分析,检验反应是否完全,待反应完毕,取适量乙酸乙酯稀释溶液,用饱和食盐水洗涤3次以上,萃取出有机相,用无水硫酸钠干燥溶液中未萃取出的水,待无水硫酸钠无结现象说明有机相中无水相,使用旋转蒸发仪在45℃下旋干,然后再冷冻干燥得石墨炔单体,备用。
[0042] 实施例1
[0043] (1)基底的制备:将单晶硅片切成1cm×2cm的片状,然后置于无水乙醇溶液中在40Hz下超声处理3min,然后将单晶硅片干燥处理5min,得到基底,备用。
[0044] (2)催化剂基底的制备:将摩尔浓度为2mmol/L的醋酸铜溶液在40Hz下超声处理5min后,通过喷枪采用少量多次的方式喷涂在在步骤(1)制备的基底上表面,所述喷枪距离基底上表面为15cm,喷涂体积10mL,喷涂完毕后等待基底自然干燥,得到含有铜离子沉积膜的基底,即催化剂基底,备用。
[0045] (3)石墨炔薄膜的制备:将步骤(2)得到的催化剂基底放入盛有50mL的吡啶溶液的洁净三口烧瓶中。将0.5g石墨炔单体与25mL吡啶混合后搅拌均匀,将得到的混合液用恒压滴液漏斗滴加至所述三口烧瓶中,并在无氧且黑暗条件下先加热至60℃再开始滴加,滴加速度通过恒压滴液漏斗控制为1mL/h,反应在机械搅拌下进行,在溶液上方缓慢搅拌,使滴加的试剂均匀分布,使反应更加充分,滴加完毕后,反应72h。
[0046] (4)石墨炔薄膜表面清洁处理:将生长在所述催化剂基底表面上的石墨炔薄膜从三口烧瓶取出,用乙醇洗涤3次以上,然后在室温下干燥10min,得到表面干燥、洁净的石墨炔薄膜。
[0047] (5)钢球的清洗:将钢球GCr15置于无水乙醇溶液中在40Hz下超声处理3min,然后将钢球干燥处理5min,备用。
[0048] (6)二硫化钼钢球的制备:将5mg二硫化钼超声分散于1mL乙醇中处理10min,然后采用喷枪进行少量多次的喷涂,即喷完一次等其自然干燥后再喷下一次,将其喷涂在步骤(5)的钢球表面。
[0049] (7)将步骤(4)所述的石墨炔薄膜与步骤(6)所述的喷涂二硫化钼的钢球进行摩擦测试即得超润滑固体防护材料。
[0050] 实施例2
[0051] (1)基底的制备:将单晶硅片切成1cm×2cm的片状,然后置于无水乙醇溶液中在50Hz下超声处理6min,然后将单晶硅片干燥处理5min,得到基底,备用。
[0052] (2)催化剂基底的制备:将摩尔浓度为2mmol/L的醋酸铜溶液在50Hz下超声处理10min后,通过喷枪采用少量多次的方式喷涂在在步骤(1)制备的基底上表面,所述喷枪距离基底上表面为15cm,喷涂体积10mL,喷涂完毕后等待基底自然干燥,得到含有铜离子沉积膜的基底,即催化剂基底,备用。
[0053] (3)石墨炔薄膜的制备:将步骤(2)得到的催化剂基底放入盛有50mL的吡啶溶液的洁净三口烧瓶中。将0.4g石墨炔单体与20mL吡啶混合后搅拌均匀,将得到的混合液用恒压滴液漏斗滴加至所述三口烧瓶中,并在无氧且黑暗条件下先加热至65℃再开始滴加,滴加速度通过恒压滴液漏斗控制为1mL/h,反应在机械搅拌下进行,在溶液上方缓慢搅拌,使滴加的试剂均匀分布,使反应更加充分,滴加完毕后,反应73h。
[0054] (4)石墨炔薄膜表面清洁处理:将生长在所述催化剂基底表面上的石墨炔薄膜从三口烧瓶取出,用乙醇洗涤3次以上,然后在室温下干燥10min,得到表面干燥、洁净的石墨炔薄膜。
[0055] (5)钢球的清洗:将钢球GCr15置于无水乙醇溶液中在40Hz下超声处理10min,然后将钢球干燥处理5min,备用。
[0056] (6)二硫化钼钢球的制备:将3mg二硫化钼超声分散于1mL乙醇中处理10min,然后采用喷枪进行少量多次的喷涂,即喷完一次等其自然干燥后再喷下一次,将其喷涂在步骤(5)的钢球表面。
[0057] (7)将步骤(4)所述的石墨炔薄膜与步骤(6)所述的喷涂二硫化钼的钢球进行摩擦测试即得超润滑固体防护材料。
[0058] 实施例3
[0059] (1)基底的制备:将单晶硅片切成1cm×2cm的片状,然后置于无水乙醇溶液中在60Hz下超声处理5min,然后将单晶硅片干燥处理5min,得到基底,备用。
[0060] (2)催化剂基底的制备:将摩尔浓度为3mmol/L的醋酸铜溶液在40Hz下超声处理15min后,通过喷枪采用少量多次的方式喷涂在在步骤(1)制备的基底上表面,所述喷枪距离基底上表面为15cm,喷涂体积10mL,喷涂完毕后等待基底自然干燥,得到含有铜离子沉积膜的基底,即催化剂基底,备用。
[0061] (3)石墨炔薄膜的制备:将步骤(2)得到的催化剂基底放入盛有50mL的吡啶溶液的洁净三口烧瓶中。将0.43g石墨炔单体与21.5mL吡啶混合后搅拌均匀,将得到的混合液用恒压滴液漏斗滴加至所述三口烧瓶中,并在无氧且黑暗条件下先加热至60℃再开始滴加,滴加速度通过恒压滴液漏斗控制为1mL/h,反应在机械搅拌下进行,在溶液上方缓慢搅拌,使滴加的试剂均匀分布,使反应更加充分,滴加完毕后,反应120h。
[0062] (4)石墨炔薄膜表面清洁处理:将生长在所述催化剂基底表面上的石墨炔薄膜从三口烧瓶取出,用乙醇洗涤3次以上,然后在室温下干燥10min,得到表面干燥、洁净的石墨炔薄膜。
[0063] (5)钢球的清洗:将钢球GCr15置于无水乙醇溶液中在50Hz下超声处理6min,然后将钢球干燥处理5min,备用。
[0064] (6)二硫化钼钢球的制备:将2mg二硫化钼超声分散于1mL乙醇中处理10min,然后采用喷枪进行少量多次的喷涂,即喷完一次等其自然干燥后再喷下一次,将其喷涂在步骤(5)的钢球表面。
[0065] (7)将步骤(4)所述的石墨炔薄膜与步骤(6)所述的喷涂二硫化钼的钢球进行摩擦测试即得超润滑固体防护材料。
[0066] 实施例4
[0067] (1)基底的制备:将单晶硅片切成1cm×2cm的片状,然后置于无水乙醇溶液中在60Hz下超声处理10min,然后将单晶硅片干燥处理5min,得到基底,备用。
[0068] (2)催化剂基底的制备:将摩尔浓度为3mmol/L的醋酸铜溶液在60Hz下超声处理5min后,通过喷枪采用少量多次的方式喷涂在在步骤(1)制备的基底上表面,所述喷枪距离基底上表面为15cm,喷涂体积10mL,喷涂完毕后等待基底自然干燥,得到含有铜离子沉积膜的基底,即催化剂基底,备用。
[0069] (3)石墨炔薄膜的制备:将步骤(2)得到的催化剂基底放入盛有50mL的吡啶溶液的洁净三口烧瓶中。将0.43g石墨炔单体与21.5mL吡啶混合后搅拌均匀,将得到的混合液用恒压滴液漏斗滴加至所述三口烧瓶中,并在无氧且黑暗条件下先加热至65℃再开始滴加,滴加速度通过恒压滴液漏斗控制为1mL/h,反应在机械搅拌下进行,在溶液上方缓慢搅拌,使滴加的试剂均匀分布,使反应更加充分,滴加完毕后,反应72h。
[0070] (4)石墨炔薄膜表面清洁处理:将生长在所述催化剂基底表面上的石墨炔薄膜从三口烧瓶取出,用乙醇洗涤3次以上,然后在室温下干燥10min,得到表面干燥、洁净的石墨炔薄膜。
[0071] (5)钢球的清洗:将钢球GCr15置于无水乙醇溶液中在60Hz下超声处理15min,然后将钢球干燥处理5min,备用。
[0072] (6)二硫化钼钢球的制备:将8mg二硫化钼超声分散于1mL乙醇中处理10min,然后采用喷枪进行少量多次的喷涂,即喷完一次等其自然干燥后再喷下一次,将其喷涂在步骤(5)的钢球表面。
[0073] (7)将步骤(4)所述的石墨炔薄膜与步骤(6)所述的喷涂二硫化钼的钢球进行摩擦测试即得超润滑固体防护材料。
[0074] 实施例5
[0075] (1)基底的制备:将单晶硅片切成1cm×2cm的片状,然后置于无水乙醇溶液中在40Hz下超声处理15min,然后将单晶硅片干燥处理5min,得到基底,备用。
[0076] (2)催化剂基底的制备:将摩尔浓度为4mmol/L的醋酸铜溶液在50Hz下超声处理15min后,通过喷枪采用少量多次的方式喷涂在在步骤(1)制备的基底上表面,所述喷枪距离基底上表面为15cm,喷涂体积10mL,喷涂完毕后等待基底自然干燥,得到含有铜离子沉积膜的基底,即催化剂基底,备用。
[0077] (3)石墨炔薄膜的制备:将步骤(2)得到的催化剂基底放入盛有50mL的吡啶溶液的洁净三口烧瓶中。将0.43g石墨炔单体与21.5mL吡啶混合后搅拌均匀,将得到的混合液用恒压滴液漏斗滴加至所述三口烧瓶中,并在无氧且黑暗条件下先加热至60℃再开始滴加,滴加速度通过恒压滴液漏斗控制为1mL/h,反应在机械搅拌下进行,在溶液上方缓慢搅拌,使滴加的试剂均匀分布,使反应更加充分,滴加完毕后,反应96h。
[0078] (4)石墨炔薄膜表面清洁处理:将生长在所述催化剂基底表面上的石墨炔薄膜从三口烧瓶取出,用乙醇洗涤3次以上,然后在室温下干燥10min,得到表面干燥、洁净的石墨炔薄膜。
[0079] (5)钢球的清洗:将钢球GCr15置于无水乙醇溶液中在80Hz下超声处理5min,然后将钢球干燥处理5min,备用。
[0080] (6)二硫化钼钢球的制备:将10mg二硫化钼超声分散于1mL乙醇中处理10min,然后采用喷枪进行少量多次的喷涂,即喷完一次等其自然干燥后再喷下一次,将其喷涂在步骤(5)的钢球表面。
[0081] (7)将步骤(4)所述的石墨炔薄膜与步骤(6)所述的喷涂二硫化钼的钢球进行摩擦测试测试即得超润滑固体防护材料。
[0082] 性能表征、测试
[0083] 图1为实施例1制备的石墨炔/二硫化钼异质结的透射电镜照片,其中,a为20nm高分辨率透射电镜照片,b为10nm高分辨率透射电镜照片;可看出,合成的异质结样品为薄而透明的二维片层结构。
[0084] 图2为石墨炔/二硫化钼异质结的拉曼光谱图;可看出,碳材料的峰位在1363.2cm‑1 ‑1 ‑1 ‑1、1573.4cm ,二硫化钼的峰位在381.8cm 、406.8cm ,说明成功合成了石墨炔和二硫化钼异质结材料。
[0085] 图3为石墨炔/二硫化钼异质结的X射线光电子能谱图,其中,a为C元素的X射线光电子能谱图、b为S元素的X射线光电子能谱图、c为Mo元素的X射线光电子能谱图;通过元素分析发现,合成的材料中含有C、O、S、Mo元素,说明成功合成了石墨炔和二硫化钼异质结材料。
[0086] 图4为载荷0.5N、频率1Hz的条件下,石墨炔、二硫化钼、石墨炔/二硫化钼异质结的往复摩擦曲线图;可看出,石墨炔具有良好的润滑性能,其摩擦系数在0.08左右,而石墨炔薄膜与二硫化钼形成异质结后摩擦系数进一步下降至0.002左右,具有优异的润滑效果。
[0087] 图5为载荷0.5N、频率1Hz的条件下,不同二硫化钼浓度下的石墨炔/二硫化钼异质结的平均摩擦系数。随着二硫化钼的加入量的增加,摩擦系数逐渐减小,当二硫化钼的浓度为5mg/mL时,摩擦系数最低。超过5mg/mL时,摩擦系数随着二硫化钼的加入量逐渐增大,但其摩擦系数依然维持在超低摩擦水平。
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