基于ANSYS有限元的热学力模拟分析全文.docx

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基于ANSYS有限元的热学力模拟分析全文

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第1章绪论

1.1选题背景及意义

随着时代的发展，现代各个领域包括船舶，航天等对于新型高分子纳米材料的诉求越来越高，基于这种背景下，石墨烯（G）和碳纳米管（CNTs）诞生了。

虽然二种材料从发明开始，就受到了极大的推崇，但是不能否认的是，它们也有一些缺陷，比如团聚现象；这一种现象在某些特殊的背景下应用，缺陷暴露的就更加明显了。

因此，必众多学者从本质上出发，根据二种材料的最外层电子为4的特性，从共价非共价改性进行探索，进而拓宽了二种材料的应用。

并且基于实际情况的需求，由于离子液体（ILs）一些优良性能，比如不易挥发等；完美的契合了这些实际情况的需求，并且ILs对于石墨烯材料以及碳纳米管材料有着很好地改良作用，进而进一步得到了推崇。

本文最大的创新就在于对于三者的综合应用，本文选用的离子液体是绿色溶剂离子液体，选用此溶剂是因为其对于石墨烯材料以及碳纳米管材料有着物理吸附作用，物理吸附可以不破外这些材料本身的化学结构，并且使得二种材料在基体中具有之前没有的特性：

分散性，进而得到导电润滑脂。

这一新的研究，是一种三种元素结合起来的新的研究方向。

最后，把本文比较了ILs改性后和未改性后的二种高分子纳米材料作为润滑添加剂的各项性能。

1.2石墨烯

1.2.1石墨烯的结构与性质

对于石墨烯（G）这样一种新型高分子纳米材料而言，本质是碳原子组成的二维晶体，其各个维面是六边形蜂窝状。

首次发现是在21世纪初期，是由Novoselov[1]等通过胶带法首次获得的。

石墨烯具有一个特殊的离域大π键，其穿透了只有一个碳原子厚度的石墨烯。

这一特性使得石墨烯具有强度高，导电性好[2]、几乎完全透明、比表面积大[3]、载流子迁移率高[4]。

1.2.2石墨烯的制备方法

对于石墨烯（G）获得的方法划分可以分为三种、石墨烯超声研磨法制取、石墨烯热剥离法制取、、石墨烯电化学法制取，三种方法具体情况如下：

（1）超声研磨法

第一种方法主要是根据超声波的原理，使得完整的石墨内部承受超过其承受能力的剪切应力，进而其二侧会造成缺陷，也就得到了石墨烯；该方法对于石墨的剥落产生了极大地便利。

但是这种方法也是有着一定的缺陷的，由于巨大的剪切应力会造成所使用的石墨片层不完整[5]，进而影响生成的石墨烯的产量以及性能。

2010年，Wang等[6]最早采用超声进行剥离。

从一种叫做三氟甲磺酰基形成的亚胺盐使用石墨烯超声研磨法制取得到，并且经过试验，最好的时候，获得了0.95mgmL−1的悬浮液，然后利用得到的悬浮液经过相应的离心干燥处理，就可以得到石墨烯片。

基于Wang等研究，著名学者Nuvoli等[7]进一步改进，采用了改进的1-己基-3-甲基六氟磷酸盐，使用同样的方法，经过试验，最好的时候，获得了5.33mgmL−1的悬浮液。

Shang等[8]在上面二者的研究基础上，直接物理层面的对于使用研钵和杵研磨，对于1-丁基-3-甲基咪唑六氟硼酸盐进行了处理，进而进一步得到了相应的凝胶。

然后加入化学原料二甲基甲酰胺以及化学原料丙酮，继续进行离心操作，然后对于所得物进行改造，就得到了需要的石墨烯。

Shang等改进的方法在一定程度上来说，可以一定程度的降低成本，操作也变得更为简单了，但是制取的产品会变得隔更加容易破碎。

（2）热剥离法

对于石墨烯的制取的研究从未停止，在2012年的时候，著名学者Safavi等[9]通过对于大于或者等于12个碳阳离子的烃基链进行研究，发现了烃基链如果加大的话，对应的离子液体也会相应的液晶态，进而得到了石墨烯片。

Jin等[10]在惰性气氛下，将重氮盐和离子液体还有碳酸钾混合，其中离子液体可以选取二种，一种是1-辛基-3-甲基咪唑四氟硼酸盐；另一种是己基吡啶四氟硼酸盐，将三种混合物加热到上千度，进而进一步研磨，然后过滤，即可以得到一种含氧量不超过百分之三的石墨烯。

第二种方法获取石墨烯，相对于第一种方法来说，条件相对苛刻一些。

在剥落的过程之中，由于任然存在着少量的气体小分子，进而使得剥落获得的石墨烯有一定程度的缺陷。

并且总的来说烃基链的长度不同，对于最终剥离的效果而言，也是不尽相同的，

（3）电化学法

对于第三种方法来说，其原理是电解原理，电解液选择的是离子液体，离子液体会根据电解原理使得这里面的阴离子、阳离子移动到相对应的电极。

并且可以进一步作为电极材料也就是石墨的表面，在电场力的作用下，移动到相对应的石墨的表面的阴离子、阳离子就会产生点化学剥离。

由于这种方法，是借用的电化学知识，非常适合批量的生产，但是在进行电化学剥离的时候，石墨的表面的阴离子、阳离子会伴随着发生额外氧化还原反应发生，从而影响石墨烯的质量。

2008年，Liu等[11]分别采用4种离子液体（[C8MIm]PF6、[C8MIm]BF4、[C8MIm]Cl、[C4MIm]PF6）和水的混合液作为电解质，根据上面的原理，进而进一步得到了功能化的石墨烯，其厚度大约是1.1nm，并且该功能化的石墨烯可以溶解在二甲基甲酰胺等极性非质子溶剂。

Singh等[12]研究学者，选用16V的电压，在二铂一石墨材料的三电极体系下，电解液选择的是上面所描述的[S222]Tf2N，利用上面所描述的原理，使得石墨铅笔材料的电极产生对应的剥离反应，进而得到我们所需要的石墨烯。

Zeng等[13]在微观层面，模拟电化学的剥离反应，使得石墨烯片侧边的解离，得到了本文所需要的碳纳米颗粒。

第三种方法获得的石墨烯，得到的石墨烯片是人为可以控制的，可以控制其尺寸以及外观形状一致，并且得到的石墨烯片的比容量可以进一步加大，这一种方法得到的石墨烯更加适合应用在电池方面。

1.2.3石墨烯的功能化改性

为了进一步拓展石墨烯的功能，有必要对其功能进行改进，一方面是共价键改性，这一方面又可以具体划分为氧化共价键改性、加成共价键改性和原位接枝聚合共价键改性，用的最多的是氧化共价键改性方法，该方法具体的原理是石墨烯遇到强氧化物的时候，会反应形成羧基等官能团，并且强酸会使得石墨烯的化学结构破坏，使得原本的六边形变成五边形或七边形环，这样使得原本的电热等方面性能下降。

改进方法就是可以表面堆叠大π键，并且这一方法也受到越来越多的人的关注。

（1）共价键改性

以共价键改性获得的材料稳定一些，相应的性能就会差一点，对所使用的离子液体来说，那些只要是参与共价键合的，不是阴离子就是阳离子，也可能有其他作用，如起氧化或剥离作用等。

Yang等[14]研究学者通过对于石墨烯片分散性的研究，发表了一种新的分散到聚合物里的策略。

该方法利用化学中的亲核开环反应来对于石墨烯的功能化进行实施，其中用到的液体就是1-3-胺丙基-3-甲基咪唑溴盐（[NH2C3MIm]Br）。

该亲核开环反应的原理就是，增加静电斥力，达到增加石墨烯不同层的间距，一般是从9.6到14.9Å，继而达到了增强石墨烯稳定性和分散性的能力。

Bhunia等[15]研究学者同样使用1-3-胺丙基-3-甲基咪唑溴盐得到了不会挥发的记忆装置。

Fan等[16]研究学者为了研究共价键改性，结合前面所用到的电化学法，选择1-丁基-3-甲基咪唑四氟硼酸盐（[C4MIm）]BF4）、1-丁基-3-甲基咪唑六氟磷酸盐（[C4MIm）]BF6）和1-己基-3-甲基咪唑双（三氟甲磺酰基）酰亚胺盐（[C6MIm]Tf2N）作为其中用来点解的溶液。

然后给与相应的10V的电压，对于石墨棒就行电解，离子液体会根据电解原理使得这里面的阴离子、阳离子移动到相对应的电极。

并且可以进一步作为电极材料也就是石墨的表面，在电场力的作用下，移动到相对应的石墨的表面的阴离子、阳离子就会产生点化学剥离，得到了功能化石墨烯。

（2）非共价键改性

石墨烯除了有共价键形式也可以以非共价键组合成复合材料。

以非共价键组合成复合材料中，通过协同作用，提高以非共价键组合成复合材料的某些性能。

与前者相比，后者只有π-π作用以等，石墨烯的各种性质不会受到共价键形式的影响。

王赟[17]首创性的用[C4MIm]BF6对天然石墨进行操作，接着使用水热合成法，对于石墨烯表面原位进行操作，从而达到了生长钛酸锂（LTO）的目的，也就得到了LTO/石墨烯形式的纳米复合材料。

Xiao等[18]研究学者以1-丁基-3-甲基咪唑氯化钠和胆酸钠为原料，通过离子交换反应合成了新型离子液体1-丁基-3-甲基咪唑胆酸盐。

在超声波作用下，石墨烯在白介素存在下发生剥落，得到稳定的水分散体，透射电子显微镜和拉曼光谱表明，稳定的石墨烯片材仅存在少量（＜5）层。

此外，利用IL-G固定贵金属纳米粒子（Pt、Pd、Ru、Rh等），得到了一系列金属尺寸<=2nm、尺寸分布非常窄的石墨烯金属（G-M）复合材料。

所得G-M在芳烃加氢反应中表现出优异的催化性能。

。

Choi等[19]研究学者演示了通过电化学自组装的分层结构的MnO2/离子液体还原的氧化石墨烯（IL-RGO）纳米复合材料的合成。

用光谱方法研究了MnO2/IL-RGO纳米复合材料的结构及其形成机理，并与电化学行为进行了关联。

1.3碳纳米管

1.3.1碳纳米管的种类、结构与性质

由碳元素所组成的中空管状结构叫做碳纳米管[20]，这种管可以被看成是多层或者单层石墨片（石墨六边形网格平面）沿手性矢量卷绕而成的中空的、无缝的微管。

这种管的轴向尺寸以微米量级为单位，径向尺寸以纳米量级为单位。

碳管两端碳原子的五边形封顶是一种特殊结构的一维量子材料。

它主要是由碳原子（呈六边形排列）构成的数层到数十层的同轴圆管。

每个碳纳米管侧壁上的碳原子都会与相邻的三个碳原子连接并形成六角型网格结构，然后经过SP2杂化轨道最终形成很多高度离域化的π电子.这种结构性能决定了CNTs拥有良好的导电性，因此电子就能够通过CNTs侧壁的共轭大π键实现高速传递。

另一方面，也因为较强的分子间作用力，碳纳米管之间容易聚集形成管束，也就导致他们在溶剂介质很难分散从而影响了对碳纳米管性质的研究和开发。

1.3.2碳纳米管的制备方法

根据使用原理的不同CNTs的制备方法可分为：

气相沉积法、激光蒸发法、电弧放电法、（CVD法）等，下面就是关于上述几种方法的简单介绍。

（1）电弧放电法

因为受到富勒烯这种生产工艺的启发，最早开发出来并且用于制造碳纳米管这种工艺的方法就是通过电弧放电，而这一工艺也对碳纳米管的发展具有重大意义。

要生产碳纳米管，首先不仅需要在真空放电室中加入惰性气体，还要在石墨电极之间放电产生电弧，这样，在碳原子的作用和催化下，这些结构就会在内部进行重组然后在阴极产生碳纳米管。

而通过改变催化剂的配方或者种类，或者改变气体的配比，将会极大地影响碳纳米管的形态和它的生产率。

（2）激光蒸发法

此种方法则是通过利用激光将石墨片蒸发然后生成气态的碳原子，然后在催化剂的作用下，通过控制其所在环境的温度并加入相关惰性气体，让气态碳原子转化成CNTs。

这种方法常用于实验情况下且难以进行大面积推广，因为它所需要的设备要求高，设备庞大，因此成本也很高。

（3）气相沉积法（CVD法）

气相沉积法也叫做催化热裂解法。

这种制作工艺主要是通过将利用催化剂Fe、Ni，将放置在600-1200℃温度里的含碳原料CO、CH4、C2H2等进行分解并制成CNTs。

由该方法的优点为：

设备要求不高，简单，并且成本少，在实际的生产过程中利于连续生产和放大。

但该方法生产的CNTs含有的杂质较多[22]。

1.3.3碳纳米管的功能化改性

非共价键改性和共价键改性是对CNTs功能化改性的最主要方法。

其中加成、氧化和原位接枝聚合等方法属于共价键改性方法；用的最多的是氧化方法：

将CNTs放在类似强酸等物质中让其表面的碳原子在氧化作用下形成羧基等官能团，然后让形成的羧基等官能团以共价键的方式再与其他功能小分子连接，因为被强酸处理过的碳纳米管会形成七边形环或五边形的缺陷，进而破坏CNTs的部分结构并影响它的韧性、导电性、导热性和补强性能。

所以非共价键改性如离子液体大π键堆叠、表面活性剂覆盖改性等获得了越来越多的关注。

（1）共价键改性

氧化反应是最常用的共价键改性方式。

这种方式主要是利用强氧化剂对CNTs进行处理，然后在CNTs外壁上加入氧化基团或者羧基。

而氧化改性则主要是对CNTs利用混合酸（硝酸+硫酸）液或者加热浓硝酸来进行处理，这种方式可以使CNTs外壁引入氧元素时更加高效。

Kalyva[23]等人主要是通过采用酸碱滴定法去测定改性后的碳纳米管外壁上的羧基的。

这种方法主要是用磁子将加入到25ml，0.05mol/L的NaOH水溶液中的羧基化的碳纳米管持续搅拌48小时以上，从而确保NaOH和碳纳米管外壁的羧基完全发生反应。

然后我们需要利用0.05mol/L的稀HCl溶液将反应过后的混合物进行滴定以此来确定剩余NaOH的量，最终对碳纳米管中羧基的量进行确定。

徐元[24]利用硝酸修饰碳纳米管，然后将无水三氟化铁和改性后的碳纳米管合成纳米复合材料。

佟斌[25]等人发明了一种利用共价改性而得到的碳纳米管。

这种碳纳米管主要是通过采用光敏性三联吡啶衍生物4-苯基-三联吡啶氟硼酸盐制作而成。

在进行共价改性之后，我们还需要将碳纳米管进行修饰，然后将其和各种功能基体材料以配位键的形式进行组装，最后使得基体材料和碳纳米管全共轭组装。

（2）非共价键改性

非共价键改性跟共价键改性不一样，它最大的好处就是并不会对碳纳米管侧壁上的共价结构造成破坏，也不会给碳纳米管带来本身性能的改变。

而这些优点主要是因为利用了改性化合物和碳纳米管之间的作用力，比如疏水作用力、大π键之间相互堆叠作用等。

同样，非共价改性的典型表面活性剂，阳离子、阴离子、或非离子型能够让碳纳米管在水溶液中得到良好的分散。

为了帮助碳纳米管分解在机溶剂中，王召君等[26]制作了利用多壁碳纳米管表面的非公价的大π键与CH键和超支化聚乙烯表面制作了超支化聚乙烯-b-聚甲基丙烯酸甲酯嵌段共聚物。

1.4离子液体

在室温或者在接近室温的环境中，由阴阳离子构成的呈液体状态的熔融盐叫做离子液体，这种液体具有很多优点，比如热稳定性高、熔点低、电化学窗口宽、蒸汽压低等，所以它的应用领域也十分广泛，比如有机反应、电化学[30]、材料制备[31]、分离和萃取领域等。

1.4.1离子液体的合成

因为我们需要使用的离子液体是由阴阳两种离子构成的，那么就可以通过改变阴阳这两种离子去组成成不同的离子液体。

要合成离子液体，一般情况下有两种办法。

第一种是两步合成，第二种是直接合成。

（1）直接合成法

直接合成法是一种一步合成离子液体的方法。

它通过季铵化反应或者酸碱中和反应来实现。

此方法具有成本低，操作简单没有副产品并且产品是已纯化的优点。

我们将硝酸和乙胺的水溶液通过中和反应就能够得到硝基乙胺离子液体。

具体操作步骤是：

将反应后的硝酸和乙胺水溶液在真空中去除水分，然后让离子液体保持纯净状态并溶解于四氢呋喃或者乙腈等此类有机溶剂里面，然后用活性炭进行处理并且在真空中进行纯化，进而将多余的有机溶剂去除掉，最后就可以得到纯净的离子溶液。

Hirao等最近就采用直接合成法制作了一批阳离子不同的四氟硼酸盐离子液体。

当然其它类型的离子液体也可以通过季铵化反应来制造。

1.4.2离子液体的应用领域

因为离子液体性质和结构的原因，它的应用范围主要在这三个方面：

电化学、分离过程和聚合物的改性上。

（1）分离过程的应用

因为溶剂溶质成分十分复杂，那么对溶液溶质进行分离和提纯则一直是一个化学难题。

具有亲水性要求的就只能在水中进行提纯，挥发性不好的则最好不要采用蒸馏分离法，同时很大一部分的有机溶剂都对环境不利，会导致环境污染。

因为这种液体的独特的特点，加上上面提到的可以组合的阴阳离子，那么就非常适合将其作为分离和提纯的溶剂。

来自Alabama大学（美国）的Rogers小组就甲苯、苯胺、苯甲酸、氯苯（苯的衍生物）在bmim这种离子液体中和水相的分配系数进行了观察。

这种液体不会在分离过程中造成损失，因为这种液体不具备挥发性也不溶于水，所以可以重复利用。

更重要的是，这种液体还对环境特别友好，是一个非常环保的绿色溶剂。

（2）电化学

完全由阴阳离子组成的离子液体是一种液态电解质。

这种电解质具有不挥发、不燃、导电和电化学窗口大的特点，因此可以降低自放电。

上述特点也使得离子液体的应用前景广泛，使用领域包括电容器、电沉积、电池、晶体管等方面。

在研发的DIME电池中，Wilkes等人添加使用了阳离子如[emim]+、[epmim]+，阴离子如BF4-、PF6-、AlCl4-、CF3SO3-的离子液体。

而Bonh等则在太阳电池中加入了离子液体作为电解质进行研究。

因为离子液体具有粘度低、化学窗口宽、蒸气压极低、水氧中化学稳定和热稳定性好、导电性高等一系列优点，所以Bonh等就研发了很多稳定性高并且适合长期操作的离子液体。

（3）聚合物中的应用

制备及填充：

因为在300℃至室温的环境中大多数的离子液体都是以液体的方式存在，并且在这种情况下，它的热稳定性高，蒸气压又低，所以使得离子液体能够参与复合材料的共用和纳米材料的制备[33-37]。

同时，如果将离子液体添加到聚合物中，还可以起到增塑剂作用。

非共价改性：

就是一种存在咪唑环的咪唑类离子液体，这种液体可以让石墨烯和碳纳米管表面的π电子跟阳离子-π或π-π形式发生作用，以此来帮助石墨烯和碳纳米管的分散，进而防止他们发生团聚，从而影响性能。

另外，石墨烯的和碳纳米管的结构并不会被非共价改性破坏，所以上述效果会更好。

共价改性[38-43]：

通过利用离子液体对石墨烯材料和碳纳米管进行共价改性，就可以让他们在水中以及有机溶剂中的分散性得到增强。

比如我们可以通过改变阴离子的种类或者阳离子上的取代基从而让离子液体的亲疏水性得到改变，进而可以使其与水或有机溶剂互溶。

改变亲疏水性还可以通过让离子液体中的取代基团和材料发生共价反应，然后接枝到材料这种方式来实现。

1.5国内外研究现状

为应对不同的环境，电力复合脂必须是具有较高滴点，此外，需要根据不同的性能需求添加不同的添加剂，对基础润滑脂进行修饰、改性。

国内外的很多学者对将碳系材料如石墨烯、离子液体和碳纳米管等作为润滑添加剂进行了大量深入且广泛的研究，并且取得了很多惊人的成果。

1.5.1离子液作为导电添加剂国内外研究现状

为了研究烷基咪唑四氟硼酸盐离子液作为润滑剂时的摩擦学性能，刘维民[44–45]等人制作了此液体并将其在钢/陶瓷、钢/铜、陶瓷/陶瓷、钢/钢、钢/单晶硅、钢/铝、等摩擦副上进行研究，最终发现用离子液体做润滑剂时摩擦系数极低，此液体的抗磨性能比全氟聚醚或膦嗪这类添加剂的抗磨性能要优越很多，是一种很实用和很有发展前景的润滑液。

韩云燕[46]等人在微动摩擦磨损试验机SRV－IV上研究了他们所制备的三种膦酸酯类离子液体作为钢/铜锡合金润滑剂时的摩擦学性能，并且将得到的结果跟传统离子液体1－甲基－3－丁基咪唑六氟磷酸盐和全氟聚醚进行了对比。

通过利用X射线光电子能谱仪（XPS）和扫描电子显微镜（SEM）对磨斑表面进行了分析，发现在高温和常温下合成的三种离子液体的摩擦学性能都比全氟聚醚1－甲基－3－丁基咪唑六氟磷酸盐的性能要优越。

经过分析认为可能原因是吸附润滑膜（离子液体的分子的极性而形成的）和摩擦化学反应膜（膦酸酯类离子液体与金属基底中的摩擦化学反应而形成的）的形成让此类离子液体的摩擦学性能特别优异。

胡丽天等[47]人利用SRV振动摩擦磨损试验机测验了他们所制备的PEH106（1-甲基-3-己基咪唑啉磷酸盐离子液体）在不同滑动频率和载荷下的球-盘摩擦磨损试验。

结果显示相对于传统的离子液体，1-甲基-3-己基咪唑啉磷酸盐离子液体的摩擦磨损性能要优越的多，这是因为附着在铝块磨损表面的边界润滑膜阻隔了摩擦副的直接接触，从而使得1-甲基-3-己基咪唑啉磷酸盐离子液体的摩擦学性能得到提高。

王春风、杨胜凯[48]等对离子液体参与石墨烯及其复合物制备的研究进展进行了综述。

他们在论述制备原理的基础上，对离子液体的各种制作方法进行了系统总结和评判。

并且还关注了离子液体的其它作用，指出了具有潜力的液体所具有的结构特点，还对用离子液体做基础的复合物和石墨烯的制作方法提出了一些建议。

通过对拥有优异润滑性能的离子液体的研究进行综述，夏延秋等[49]介绍了离子液体的作为润滑剂的摩擦学性能，并分析了它的导电性能。

然后重点介绍了作为润滑脂导电材料的离子液体在润滑脂中的摩擦性能和导电能力。

同时也指出了如果将此液体作为添加剂时需要解决的问题和未来的发展方向。

六氟磷酸锂（LiPF6）、四氟硼酸锂（LiBF4）和双三氟甲烷磺酰亚胺锂（LiNTf2）这三种由葛翔宇[50,51]等制作的锂盐电力复合脂接受了对其摩擦系数和接触电阻损耗量的测验。

最终结果显示上面三种复合脂都可以使润滑脂的摩擦性能和导电性能得到有效提升，可能是因为化学反应膜和物理吸附膜这种形成与摩擦过程中的膜让其抗磨和减摩性能得到了提升。

吴礼宁[52]等以一定比例的PAO和PAG为基础油，聚四氟乙烯作稠化剂，分别以LB106（1－己基－3－甲基咪唑四氟硼酸盐）和LB104（1－丁基－3－甲基咪唑四氟硼酸盐）离子液体为添加剂，制作了离子液体润滑脂，结果显示，跟商业导电脂相比，离子液体润滑脂不仅导电性能良好，并且润滑性能也十分优秀。

此项研究也为将来在电力设备中运用离子液体润滑脂提供了技术和理论支持。

为了考察此种导电润滑脂的接触电阻导电性能和体积电阻率，赵悅菊，王国刚[53]等利用离子液体（PAG也就是聚亚烷基二醇作为基础油和LiNTf2锂盐为添加剂原位的离子液体）和高碱值复合磺酸钙作为基础油和稠化剂做了导电润滑脂。

通过研究，LiBF4比LiNTf2不仅可以提高该润滑脂的导电性，并且前面一种的导电效果比第二种更好。

在摩擦过程中，前一种物质能够形成摩擦保护膜，所以这种物质也就具有更加良好的抗磨和减摩作用。

为了对离子液体的润滑成膜能力进行研究，解国新等[54]采用纳米级的膜厚测量仪进行了测量。

研究显示，如果卷吸的速度较快，那么这些离子液体的润滑行为就会跟弹流润滑规律相符，而速度较低时，就会跟薄膜润滑规律相符合。

1.5.2碳系材料作为导电添加剂国内外研究现状

刘椿[55]等制备电力复合脂时加入了广泛使用的碳纳米管，结果表明，与添加导电炭黑的电力复合脂相比，用碳纳米管制作的导电膏不仅在润滑性能上更加优异，在体积电阻率上也表现不俗。

在对我们所制作的电力复合脂的摩擦性能和导电率进行测试之后，我们发现炭黑种类和含量的多少能够严重影响电力复合脂的摩擦性能和电学性能。

而如果要求润滑脂的性能表现最优，那就要将HD-2类炭黑的含量调到5%。

平均摩擦系数小于0.09，电导率为374μs/cm。

为了研究不同添加剂对润滑脂化学和物力性能的影响性，张秋晨以膨润土为稠化剂只做了润滑脂。

最终他认为纳米添加剂可以强化润滑脂的抗磨性能和减摩性能[57]。

为了研究作为添加剂时的石墨烯和碳纳米管对磨损和摩擦性能的影响情况，李瑞[58]等采用四球机对此进行了研究，最终发现当石墨烯和碳纳米管含量很小时，摩擦和磨损情况就会减小，并且在碳纳米管酸化后，这种减摩和抗摩擦性能更为明显。

如果采用碳纳米管作为添加剂，要使抗磨性能达到最佳，那么添加剂的质量分数就要跟载荷相关。

如果用石墨烯作为添加剂，那么质量分数跟载荷之间的关系就比较小。

通过观察钢球磨斑表面的情况，可以得出石墨烯和碳纳米管能够起填充和润滑的作用，最终减少摩擦和磨损。

在高载荷下，如果石墨烯和碳纳米管添加过量的话，由于其团聚性反而使磨损急剧增加。

赵生光[59]等在在铜基体上用电镀方法分别制备了银石墨复合镀层和纯银镀层。

并且利用XRD（X射线衍射仪）和SEM（扫描电镜）对镀层成