Cationic Surfactant Micelles Lubricate Graphitic Surface in Water

胶束 肺表面活性物质 润滑 阳离子聚合 化学工程 石墨 材料科学 石墨烯 水溶液 化学 纳米技术 复合材料 高分子化学 有机化学 工程类
作者
Jinjin Li,Jianfeng Li,Liang Jiang,Xinchun Chen,Jianbin Luo
出处
期刊:Langmuir [American Chemical Society]
卷期号:35 (34): 11108-11113 被引量:10
标识
DOI:10.1021/acs.langmuir.9b01804
摘要

It is easy to achieve extremely low friction of graphene or graphite in dry conditions via the formation of an incommensurate interface but is difficult to achieve with water lubrication. Herein, we propose a new strategy to achieve extremely low friction on a graphitic surface in water by self-assembling cationic surfactant micelles in the contact zone. When uniform surfactant micelles are formed on silica and freshly cleaved graphene layers via self-assembly under low contact pressure, the friction coefficient between them can reduce to 0.0004. When the self-assembled micelles are ruptured in the contact zone by high pressure, the friction coefficient between them would increase to 0.005 (still in the superlubricity regime). The mechanism of the different friction behaviors was studied at the nanoscale, which was attributed to the formation of different shear planes that shifts from the interface of the micelle/micelle to surfactant molecules/graphene layers after micellar rupture. The results provide direct evidence that the cationic surfactant micelles can efficiently lubricate graphitic surface regardless of micellar rupture.
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