摩擦，是許多行業(yè)經常遇到的問題。任何人造、自然或生物系統(tǒng)中的滾動、旋轉或滑動接觸界面都會產生摩擦。如果不能有效地減少或控制，大量的摩擦往往會引發(fā)更高的磨損損失，并最終導致可靠性降低以及壽命縮減。
摩擦力最基本的定義是阻止兩個相互接觸的運動表面平滑而容易移動的力。隨著摩擦會產生磨損，因此，需要液體或固體潤滑劑來防止這種情況。然而，對于工程師來說，摩擦是一個有點棘手的問題——軸承摩擦不是恒定的，而是通過滾動元件、滾道和保持架之間的潤滑膜中出現(xiàn)的某些摩擦現(xiàn)象來解決。適當?shù)臐櫥瑒p少軸承部件內部滑動表面之間的摩擦，并減少或防止?jié)L動元件在其滾道內的金屬對金屬接觸。雖然這是一種減少磨損和防止腐蝕的好方法，但與目前市面上的潤滑和表面處理方案相比，在軸承上使用一些新材料可以顯著減少摩擦。
超 潤 滑 性
從宏觀尺度看，摩擦是表面微觀缺陷的結果。然而，從原子尺度看，摩擦力與單個原子之間的引力有關。這開啟了超潤滑現(xiàn)象；原子尺度的結構失配使得一個表面上的多個原子不可能接近另一個表面的原子，從而導致極低的摩擦力。
自1990年首次提出超潤滑性以來，已有多個研究小組觀察到這種效應，但由于宏觀表面之間的不一致性，一直難以規(guī)模化。直到現(xiàn)在這是這樣。
由于石墨其層狀晶格性質而被用于早期的研究。想象一下雞蛋盒；當雞蛋盒對齊時，它們會彼此貼敷在一起，但如果它們不對齊，它們就不會貼敷在一起，而且很容易滑過另一個。石墨的晶格結構在某種程度上可以與這些堆疊的蛋盒相媲美，這使其成為進一步研究超級潤滑性的一個很好的候選者。
石墨烯和石墨烯相關材料（GRM）
石墨烯及其作為潤滑劑的摩擦學潛力仍有待探索，很少有研究將其用作自潤滑固體或潤滑油添加劑。由于石墨烯是一種二維材料，它提供了傳統(tǒng)上看不到的獨特的摩擦和磨損性能。石墨烯除了具有良好的熱學、電學、光學和機械性能外，還可以用作軸承的液體或膠體潤滑劑，甚至可以以薄層形式涂覆在表面。
由于石墨烯為超薄多層結構，它可以應用于具有振蕩、旋轉和滑動接觸的系統(tǒng)中，以減少摩擦和磨損，并保護軸承在接觸水時免受腐蝕，這一過程通常稱為摩擦腐蝕。這是因為石墨烯具有光滑的紋理，這就可能使其成為一種優(yōu)秀的潤滑劑。
由于石墨烯對液體和氣體的滲透性相對較低，因此在軸承中應用石墨烯可以防止鋼表面的氧化，而且具有低剪切和高度保護作用。研究表明，石墨烯中的少量層數(shù)不僅使鋼材中的摩擦減少了7倍以上，而且使磨損也增加1萬倍，從而減少了摩擦腐蝕。
與添加傳統(tǒng)潤滑劑相比，在軸承上涂覆石墨烯涂層的工藝相對簡單——石墨烯不需要任何額外的加工步驟，只需在表面噴灑少量溶液，這一過程簡單、環(huán)保且經濟。
涂覆到軸承表面的石墨烯薄層除了不會對環(huán)境造成危害外，還可以持續(xù)相當長的時間，這是因為石墨烯薄層能夠在初始磨損循環(huán)中自行調整方向，從而提供非常低的摩擦系數(shù)（COF）。
在一項關于石墨烯作為一種新興潤滑劑潛力的研究中，研究人員估計，新材料提供的摩擦能量損失減少后，每年可節(jié)能24.6億千瓦，相當于150萬桶石油。
很明顯，石墨烯的創(chuàng)新和新研發(fā)的材料作為軸承的固體和液體潤滑劑都具有真正的潛力，一旦得到充分開發(fā)，將對許多機械應用產生積極影響，從而帶來巨大的節(jié)能效果。
