无机富勒烯/二硫化钨复合润滑剂

富勒烯是单质碳被发现的第三种同素异形体，任何由碳一种元素组成，以球状，椭圆状结构存在的物质，或者说都笼状结构的都可以被叫做富勒烯。目前应用范围最广的富勒烯主要是碳富勒烯C₆₀，与石墨结构类似，但石墨的结构中只有六元环，而碳富勒烯中可能存在五元环。

2015年，英国牛津一家公司以每克10.8亿元的价格卖出内嵌富勒烯，这也使得内嵌富勒烯成为全世界第二贵的东西，仅次于暗物质，有媒体将之称为世界最贵材料。据说富勒烯通常用于富勒烯类化合物在抗HIV、酶活性抑制、切割DNA、光动力学治疗等方面颇有特效，但上述作用似乎仍在科研阶段，目前富勒烯最多的应用是新能源电池和润滑剂方向，或者说其的应用研究方向与石墨烯类似。

在润滑剂领域，二硫化钨是典型的层状结构，层与层之间以较弱的范德华力相结合，容易滑离，故被广泛用于润滑剂领域，但是二硫化钨由于其晶体边缘的不饱和悬挂键具有化学活性，在摩擦过程中易被氧化，使其摩擦学性能急剧降低 ，这种现象在潮湿气氛中尤其严重，石墨烯具有良好的化学稳定性，因此在实际应用中，人们往往会将二硫化钨与石墨烯复合制成润滑剂，但也有学者使用无机富勒烯C₆₀取代石墨烯，并取得更好的效果。

无机富勒烯结构消除了边缘的悬键，具有较高的化学惰性，其空心笼状结构能提供较高的弹性，使之在载荷范围内的回弹力增加，从而减少与磨损有关的耗散有学者采用单轴冲击波测试二硫化钨/无机富勒烯结构的动态抗压性能，发现无机富勒稀结构具有极佳的抗压吸波能力，其最大抗压值高达，是如今发现的最坚韧的分子笼状结构，其抗压性能优于其他碳类笼状结构在甚至更低压力下，会发生坍塌或转化为其他金刚石类结构。而且，形貌完好、内部空心、尺寸更小的富勒稀结构，其抗压能力更强。因此，当无机富勒稀结构用作固体润滑剂时，它可以承受更苟刻的负荷条件，性能不逊于石墨烯/二硫化钨复合润滑剂，并且环境应变成力比前者更强。

研究发现，在润滑油中加入少量的无机富勒烯/二硫化钨复合润滑剂可以极大地改善其摩擦学性能，在润滑油中添加少量的无机富勒烯/二硫化钨复合润滑剂可以显著延长汽车发动机的寿命，降低汽车的耗油量。

在航天航空领域，无机富勒烯/二硫化钨复合材料具有极其优异的摩擦学性能，其摩擦系数仅为0.006，且在湿度为45%的氮气气氛中仍表现出良好的摩擦学性能。以航天飞船为例，其在从大气层到高真空、从低温到高温和从潮湿气氛到干燥气氛的运行转变过程中对材料的摩擦学性能要求极为苛刻，此时液体润滑剂难以满足使用需要，只有采用无机富勒烯/二硫化钨才能达到优异减摩和耐磨性能，从而降低传动系统的能源消耗、延长零部件的使用寿命和提高系统的可靠性 ，为解决极端条件下材料的摩擦学问题提供新的有效途径。

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