Fundamental Study of Wear in Graphene Nanocomposites

石墨烯纳米复合材料磨损的基础研究

基本信息

  • 批准号:
    1234641
  • 负责人:
  • 金额:
    $ 37.84万
  • 依托单位:
  • 依托单位国家:
    美国
  • 项目类别:
    Standard Grant
  • 财政年份:
    2012
  • 资助国家:
    美国
  • 起止时间:
    2012-09-01 至 2016-08-31
  • 项目状态:
    已结题

项目摘要

The objective of this grant is to elucidate the fundamental mechanisms that are responsible for the suppression of wear in graphene-polymer composites. Our goal in this project is to develop an in-depth understanding of the enhanced ability of graphene additives to resist wear in polymers. Graphene is interesting from the point of view of wear suppression since it has in-plane sheet dimensions of the order of several microns coupled with nanometer scale sheet thickness. The microscale dimensions of the graphene sheets enables it to effectively interfere with debris generation processes in polymers, while the nanometer scale thickness, low density and planer sheet geometry of graphene enables a huge interfacial contact area with very large number density of graphene platelets in the matrix. Moreover, the sliding of individual graphene planes within graphene platelets is expected to enhance the lubrication effect and reduce the friction levels in addition to the material wear rates.If successful, the proposed work will provide the fundamental understanding necessary to enable the rational design of wear-resistant graphene polymer composites. The excellent wear suppression ability of graphene fillers coupled with their potentially low production cost makes this technology very promising for industrial applications. Such composites offering reduced friction and wear have a wide range of applications in the aerospace, medical, chemical, automotive and electronics industries. Outreach activities include demonstrations to students from New York State's New Visions high school program. This will help to popularize science and to attract underrepresented groups to careers in science and engineering.
该赠款的目的是阐明负责抑制石墨烯 - 聚合物复合材料磨损的基本机制。我们在这个项目中的目标是深入了解石墨烯添加剂抵抗聚合物磨损的能力增强的能力。从磨损抑制的角度来看,石墨烯很有趣,因为它具有几微米的平面板尺寸,并与纳米尺度板厚度相结合。石墨烯片的显微镜尺寸使其能够有效地干扰聚合物中的碎屑生成过程,而石墨烯的纳米尺度厚度,低密度和平地板几何形状使巨大的界面接触区域具有矩阵中极为较大的石墨烯血小板的巨大界面接触区域。此外,除了材料磨损速率外,还有望在石墨烯血小板中单个石墨烯平面的滑动增强润滑效果并降低摩擦水平。如果成功的工作将提供必要的基本理解,以实现耐磨性石墨烯聚合物复合材料的合理设计。石墨烯填充剂的出色磨损抑制能力以及其潜在的低生产成本使得这项技术对工业应用非常有前途。这种提供减少摩擦和磨损的复合材料在航空航天,医疗,化学,汽车和电子工业中具有广泛的应用。外展活动包括向纽约州新愿景高中计划的学生进行示范。这将有助于普及科学,并吸引代表性不足的群体进入科学和工程学的职业。

项目成果

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