[發(fā)明專利]納米石墨烯層和顆粒以及引入它們的潤滑劑

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201010258091.0
• 申請日: 2010-08-18
• 公開（公告）號: CN101993062A
• 公開（公告）日: 2011-03-30
• 發(fā)明（設計）人: X·肖;J·M·達施;S·C-Y·唐;A·K·薩奇德夫
• 申請（專利權(quán)）人: 通用汽車環(huán)球科技運作公司
• 主分類號: C01B31/04
• 分類號: C01B31/04;C10M125/02
• 代理公司: 中國專利代理(香港)有限公司 72001
• 代理人: 曹小剛;李連濤

技術領域

本公開一般涉及納米石墨烯層(nanographene?1ayer)、納米石墨烯顆粒(nanographene?particle)以及包括納米石墨烯層或顆粒的潤滑劑。

背景技術

在車用發(fā)動機的制造過程中以及在車用發(fā)動機的動力系和傳輸系統(tǒng)中部件的滑移和移動通過注意摩擦性能而得到改善。通常，在機器加工過程中通過用金屬加工潤滑劑(它減少摩擦和用作冷卻劑)來完全地溢流加工過的區(qū)域的表面來實現(xiàn)摩擦減少。近年來，切削性潤滑(MQL，即machine?quality?lubrication)已經(jīng)用作該溢流工藝的替代方式。MQL潤滑劑通常包括最低量的油基潤滑劑的霧，而不是普通機械加工潤滑劑所使用的較大量。

發(fā)明內(nèi)容

在這里公開了制造至少一個納米石墨烯層的方法。該方法包括選擇X烴前體和Y氫氣(H₂)使得X/Y比率是0.5-1，該烴前體包括CH₄、C₂H₂或C₃H₈中的至少一種。該方法進一步包括讓烴前體經(jīng)歷采用所述氫氣和氬氣(Ar)的化學氣相沉積。結(jié)果，i)該烴前體與氫氣和氬氣(Ar)根據(jù)下列反應進行反應：

X烴前體+Y?H₂+Z?Ar→2X石墨烯+(Y+2X)H₂+Z?Ar，

其中Z是在5×(X+Y)至10×(X+Y)范圍，和ii)該烴前體分解和自組裝，以形成所述至少一個納米石墨烯層。

本發(fā)明進一步體現(xiàn)在如下方面：

1.制造至少一個納米石墨烯層的方法，該方法包括：

選擇X烴前體和Y氫氣(H₂)，以使X/Y比率是0.5-1，該烴前體包括CH₄、C₂H₂或C₃H₈中的至少一種；和

讓所述烴前體經(jīng)歷采用所述氫氣和氬氣(Ar)的化學氣相沉積，據(jù)此，i)該烴前體與所述氫氣和氬氣(Ar)根據(jù)下列反應進行反應：

X烴前體+Y?H₂+Z?Ar→2X石墨烯+(Y+2X)H₂+Z?Ar，

其中，Z是5×(X+Y)至10×(X+Y)，和ii)該烴前體分解和自組裝，以形成所述至少一個納米石墨烯層。

2.方面1的方法，其中所述至少一個納米石墨烯層沉積在位于用于進行所述化學氣相沉積的化學氣相沉積室內(nèi)的基材的表面上。

3.方面2的方法，其中所述基材穩(wěn)定到至少900℃。

4.方面1的方法，進一步包括通過以下方式減少表面的摩擦和磨損中的至少一種和改進該表面的熱導率：

將預定量的所述至少一個納米石墨烯層沉積在潤滑劑中，該預定量是約0.05wt％到約5wt％；和

在該表面附近使用該潤滑劑。

5.方面1的方法，其中該化學氣相沉積是等離子體增強化學氣相沉積，熱燈絲化學氣相沉積，或它們的組合。

6.方面1的方法，其中所述至少一個納米石墨烯層具有在0.9-1.2TPa范圍的楊氏模量，90-150GPa的斷裂強度，以及4.84×10³至5.30×10³Wm^-1K^-1的熱導率。

7.方面1的方法，進一步包括：

由所述至少一個納米石墨烯層形成至少一個納米石墨烯顆粒；和

將多個所述至少一個納米石墨烯顆粒分散到潤滑劑中。

8.方面7的方法，其中由所述至少一個納米石墨烯層形成所述至少一個納米石墨烯顆粒包括：通過調(diào)節(jié)所述氬氣與所述氫氣的流量比使所述至少一個納米石墨烯層自彎曲，因此引起所述至少一個納米石墨烯層自身彎曲來連接在其表面上的熱力學不穩(wěn)定的懸空鍵而形成C-C鍵，和形成所述至少一個納米石墨烯顆粒。

9.方面8的方法，其中調(diào)節(jié)氬氣與氫氣的流量比包括增加所述氬氣的流量和減少所述氫氣的流量。

10.方面7的方法，其中將所述納米石墨烯顆粒分散到所述潤滑劑中是在沒有分散劑或附加溶劑的情況下進行的。

11.由方面1的方法制造的納米石墨烯層，其中所述納米石墨烯層具有在0.9-1.2TPa范圍的楊氏模量、90-150GPa的斷裂強度以及4.84×10³至5.30×10³Wm^-1K^-1的熱導率。

12.制造用于工業(yè)應用中的潤滑劑的方法，該方法包括：