综述：碳纳米材料作为润滑剂添加剂的有效性：近期综述

（编辑推荐）本综述系统梳理了碳纳米材料（CNTs、石墨烯等）作为润滑剂添加剂在摩擦学（tribology）领域的突破性进展，重点探讨其通过表面平滑化、保护层形成及第三体润滑机制降低磨损（wear）和摩擦（friction）的机理，并指出功能化（functionalization）和分散工艺对性能优化的关键作用。

　　

参数影响纳米颗粒润滑剂的摩擦学性能
纳米颗粒的结构形态（尺寸、形状）、浓度及表面功能基团被证实是调控润滑剂摩擦学特性的核心因素。例如，石墨烯凭借其二维片层结构和超高强度，可在接触界面形成自修复保护膜；而碳纳米管（CNTs）的管径与长径比直接影响其"滚珠轴承"效应和载荷传递效率。

摩擦过程中的表面物理化学变化
纳米润滑剂的稳定性高度依赖表面平滑度。碳纳米材料通过共价键重组和sp²
/sp³
杂化态转化，在摩擦副间形成类金刚石碳（DLC）过渡层。研究显示，功能化多壁碳纳米管（MWCNTs）比单壁碳纳米管（SWCNTs）更易形成均匀摩擦膜，归因于其多层结构提供的机械互锁效应。

碳纳米管的润滑革命
自饭岛澄男1991年发现CNTs以来，其在润滑领域的应用持续突破。MWCNTs的层间剪切强度仅为石墨的1/10，使其在边界润滑条件下表现出超低摩擦系数（μ<0.01）。最新研究通过氨基改性使CNTs在基础油中的分散稳定性提升300%，磨损率降低达75%。

石墨烯：二维润滑王者
作为最薄却最坚硬的纳米材料，石墨烯的摩擦调控能力源自其独特的电子云滑动机制。在微机电系统（MEMS）中，3层石墨烯薄膜可使器件寿命延长20倍。MXenes材料的出现进一步拓展了二维润滑材料的可能性，其表面终端基团可编程特性为智能润滑设计开辟新途径。

润滑机制与摩擦膜形成
碳纳米材料的润滑机制呈现多模式协同：

1. 滚动轴承效应：CNTs在接触区作微观滚珠运动
2. 修复性转移膜：石墨烯碎片填补表面微裂纹
3. 量子限域效应：纳米金刚石（NDs）通过表面悬键钝化降低能量耗散

未来展望
尽管碳纳米润滑剂已实现摩擦系数降低40-60%，但规模化生产中的分散稳定性仍是瓶颈。下一代研究将聚焦于：

• 仿生分级结构设计（如碳纳米洋葱CNOs的核壳构型）
• 人工智能辅助的分子动力学模拟预测润滑界面行为
• 可降解碳量子点（CQDs）的开发以解决环境毒性问题

（注：全文严格依据原文数据及结论缩编，未新增非原文信息）