界面滑移诱导的石墨烯量子点向富勒烯状量子点转化及其卓越的摩擦学行为

摘要： 金刚石、富勒烯、石墨烯和碳纳米管等碳材料具有优异的化学和物理性能，在诸多领域广泛应用。特别是研究发现类富勒烯碳在滑动过程中可成功转化为石墨烯，因此碳基材料间的滑动诱导微观结构转移现象值得深入关注。本研究采用四球摩擦磨损试验机，在去离子水润滑条件下以196 N载荷和1450 rpm转速测试石墨烯基材料的摩擦学行为。结果表明：摩擦系数随滑动时间持续降低，磨斑直径仅约0.224 mm。值得注意的是，石墨烯在滑动过程中严重撕裂并丧失润滑性能。滑动作用促使石墨烯量子点转化为富勒烯量子点，这些量子点将与含WO2纳米晶体及硫化异丁烯的滑动还原类富勒烯结构协同作用，作为极压润滑添加剂替代石墨烯实现低摩擦磨损。该研究证实高载荷高速工况下的低摩擦磨损现象与界面碳基材料的微观结构转移密切相关（而非石墨烯本身），并为碳基材料摩擦学行为研究提供了实践路径。