张丽秀,腾 达,吴玉厚2,,王丽艳

(1.沈阳建筑大学分析与检测技术研究中心,辽宁 沈阳 110168;2.沈阳建筑大学高档石材数控加工装备与技术国家地方联合工程实验室,辽宁 沈阳 110168;3.沈阳建筑大学机械工程学院,辽宁 沈阳 110168)

旋转机械摩擦生热直接影响机械的运转精度并降低寿命。 在润滑液中加入纳米颗粒能够进入摩擦副形成润滑层,使两摩擦表面不直接接触,并有效改善摩擦区的热学性能、摩擦学性能、抗磨特性及极压特性[1-6]。石墨烯除良好的润滑性能外,其优异的导热性能也不容忽视。石墨烯纳米片层结构超低的界面热阻使其能够提高材料的散热性能,单层石墨烯热导率可达到5 300 W/(m·K)。将石墨烯作为填料制备导热散热涂层,涂层热导率可显著提高,从而有效降低基体温度,增加基体散热[7]。石墨烯界面通过Mo和C原子之间的强共价键连接,可以改善二维MoS2面内热导。同时,石墨烯的沉积层可以显著提高铜膜的导热性[8]。关于石墨烯在轴承润滑应用近年来开始增多,对于石墨烯薄膜在轴承中的导热作用还较少涉及。笔者以分子动力学模拟和实验两种方法,研究不同温度下附着试件的热导率,并探究石墨烯对试件表面热传导的影响。

1 分子动力学模拟

1.1 计算模型

以现有Materials Studio软件构建计算晶胞(见图1)。设置石墨烯声子平均自由程为1.511～0.906 nm[9],石墨烯模型如图1(a)所示。图1(b)为试件模型,OA为10 nm,OB为4 nm,OC为3 nm。图1(c)为附着试件模型,O′A′为10 nm,O′B′为4 nm、O′C′为4 nm。

图1 分子动力学模型

1.2 热导率计算原理

以非平衡态(NEMD)方法[10]计算初始热导率。……