摩擦，是许多行业经常遇到的问题。任何人造、自然或生物系统中的滚动、旋转或滑动接触界面都会产生摩擦。如果不能有效地减少或控制，大量的摩擦往往会引发更高的磨损损失，并最终导致可靠性降低以及寿命缩减。

   摩擦力最基本的定义是阻止两个相互接触的运动表面平滑而容易移动的力。随着摩擦会产生磨损，因此，需要液体或固体润滑剂来防止这种情况。然而，对于工程师来说，摩擦是一个有点棘手的问题——轴承摩擦不是恒定的，而是通过滚动元件、滚道和保持架之间的润滑膜中出现的某些摩擦现象来解决。适当的润滑剂将减少轴承部件内部滑动表面之间的摩擦，并减少或防止滚动元件在其滚道内的金属对金属接触。虽然这是一种减少磨损和防止腐蚀的好方法，但与目前市面上的润滑和表面处理方案相比，在轴承上使用一些新材料可以显著减少摩擦。

超 润 滑 性

   从宏观尺度看，摩擦是表面微观缺陷的结果。然而，从原子尺度看，摩擦力与单个原子之间的引力有关。这开启了超润滑现象；原子尺度的结构失配使得一个表面上的多个原子不可能接近另一个表面的原子，从而导致极低的摩擦力。

   自1990年首次提出超润滑性以来，已有多个研究小组观察到这种效应，但由于宏观表面之间的不一致性，一直难以规模化。直到现在这是这样。

   由于石墨其层状晶格性质而被用于早期的研究。想象一下鸡蛋盒；当鸡蛋盒对齐时，它们会彼此贴敷在一起，但如果它们不对齐，它们就不会贴敷在一起，而且很容易滑过另一个。石墨的晶格结构在某种程度上可以与这些堆叠的蛋盒相媲美，这使其成为进一步研究超级润滑性的一个很好的候选者。

石墨烯和石墨烯相关材料（GRM）

   石墨烯及其作为润滑剂的摩擦学潜力仍有待探索，很少有研究将其用作自润滑固体或润滑油添加剂。由于石墨烯是一种二维材料，它提供了传统上看不到的独特的摩擦和磨损性能。石墨烯除了具有良好的热学、电学、光学和机械性能外，还可以用作轴承的液体或胶体润滑剂，甚至可以以薄层形式涂覆在表面。

   由于石墨烯为超薄多层结构，它可以应用于具有振荡、旋转和滑动接触的系统中，以减少摩擦和磨损，并保护轴承在接触水时免受腐蚀，这一过程通常称为摩擦腐蚀。这是因为石墨烯具有光滑的纹理，这就可能使其成为一种优秀的润滑剂。

   由于石墨烯对液体和气体的渗透性相对较低，因此在轴承中应用石墨烯可以防止钢表面的氧化，而且具有低剪切和高度保护作用。研究表明，石墨烯中的少量层数不仅使钢材中的摩擦减少了7倍以上，而且使磨损也增加1万倍，从而减少了摩擦腐蚀。

   与添加传统润滑剂相比，在轴承上涂覆石墨烯涂层的工艺相对简单——石墨烯不需要任何额外的加工步骤，只需在表面喷洒少量溶液，这一过程简单、环保且经济。

   涂覆到轴承表面的石墨烯薄层除了不会对环境造成危害外，还可以持续相当长的时间，这是因为石墨烯薄层能够在初始磨损循环中自行调整方向，从而提供非常低的摩擦系数（COF）。

   在一项关于石墨烯作为一种新兴润滑剂潜力的研究中，研究人员估计，新材料提供的摩擦能量损失减少后，每年可节能24.6亿千瓦，相当于150万桶石油。

   很明显，石墨烯的创新和新研发的材料作为轴承的固体和液体润滑剂都具有真正的潜力，一旦得到充分开发，将对许多机械应用产生积极影响，从而带来巨大的节能效果。