研究进展：石墨烯与润滑油分子之间相互作用的分子动力学模拟研究

近日，我所在固液两相润滑领域的最新研究成果以“Molecular Dynamics Simulations of the Interaction Between Graphene and Lubricating Oil Molecules”为题在摩擦学领域专业期刊Tribology Letters上发表。该成果以合肥工业大学为第一署名单位，硕士研究生邱峰为论文第一作者，胡献国教授为论文通讯作者。

研究背景

石墨烯优异的力学性能以及层与层之间微弱的范德华力使层间极易发生剪切滑移而具有优异的减摩性能，引起了摩擦学领域的广泛关注。目前的研究聚焦于石墨烯固液两相润滑所呈现的摩擦学特性和宏观性质方面。然而，石墨烯与润滑油分子微观层面相互作用差异显著影响润滑体系的流变特性、摩擦学性能、协同摩擦学效应以及润滑机理。

研究思路

本文旨在通过分子动力学模拟方法，探究含石墨烯和不同链长的烷烃分子固液两相润滑体系在微观层面的相互作用差异，揭示烷烃分子链长的差异对润滑性能的影响。

主要贡献

研究结果表明烷烃分子链长差异显著影响固液两相润滑体系的相互作用并提出了相互作用能平均差值度量相互作用强弱以及难易程度的方法。石墨烯与长链烷烃分子之间强烈的范德华吸引力抑制了烷烃分子的自扩散运动，导致烷烃分子以“水平有序堆积”的姿态吸附在石墨烯表面形成了致密的多层润滑膜，从而发挥良好的润滑效果。

研究意义

 揭示了烷烃分子链长的差异对石墨烯固液两相润滑体系的影响，这将对基础油的成分差异和使用提供一定的见解，使石墨烯固液两相润滑体系发挥更优良的摩擦学性能。

该研究工作得到了国家自然科学基金项目(52075141)的资助。

文章链接:https://doi.org/10.1007/s11249-023-01710-x

图：不同链长烷烃分子与石墨烯吸附能变化曲线及不同阶段微观结构演化