Математические закономерности изменения характеристик процесса трения пористого композиционного материала на основе меди, содержащего масло с частицами графена

В работе приведены результаты исследования процессов трения скольжения пористого материала на основе меди, пропитанного смазочным маслом с дисперсными частицами
фторированного графена. Установлены математические закономерности изменения характеристик фрикционного взаимодействия. Показано, что закономерности изменения средней силы трения имеют сигмоидально-ступенчатый характер. Получены экспериментальные результаты, показывающие, что с увеличением концентрации агрегатов из чешуек фторированного графена в смазочном масле средняя сила трения и коэффициент трения снижаются, при этом наблюдается хороший антифрикционный эффект. Показано, что средняя работа силы трения, а соответственно и энергетические потери на трение, при добавлении в смазочное масло 0,01% агрегатов из чешуек фторированного графена уменьшается на 3721 Дж, а при добавлении 0,1% — на 4098 Дж. Установлено, что средний коэффициент трения при добавлении в смазочное масло 0,01% агрегатов из чешуек фторированного графена уменьшается на 27%, а при добавлении 0,1% — на 30%.

1. Соловьев М. Е. Моделирование и синтез оксида графена из терморасширенного графита / М. Е. Соловьев, А. Б. Раухваргер, Н. Г. Савинский, В. И. Иржак // Журнал общей химии. 2017. Т. 87. № 4. С. 677-683.

2. Novoselov K. S., Geim A. K., Morozov S. V. et. al. Electric Field Effect in Atomically Thin Carbon Films // Science. 2004. V. 306. № 5696. P. 666–669.

3. Ткачев С. В. Графен — новый углеродный наноматериал / С. В. Ткачев, Е.Ю. Буслаева, С. П. Губин // Неорганические материалы. 2011. Т. 47. № 1. С. 5–14.

4. Ткачев С. В. Графен, полученный восстановлением оксида графена / С. В. Ткачев, Е.Ю. Буслаева, А. В. Наумкин, С. Л. Котова, И. В. Лауре, С. П. Губин // Неорганические мате-

5. риалы. 2012. Т. 48. № 8. С. 909.

6. Geim A. K., Novoselov K. S. The Rise of Graphene // Nature Mater. 2007. V. 6. № 3. P. 183–191.

7. Губин С. П., Ткачев С. В. Графен и родственные наноформы углерода / С. П. Губин, С. В. Ткачев. М.: Книжный дом «Либроком», 2012. 104 с.

8. Волокитин А. И. Квантовое трение и графен / А.И. Волокитин // Природа. 2011. № 9 (1153). С. 13-21.

9. Легконогих Н. И. Смазочная способность графена при использовании в парах трения «сталь-железо» и «сталь-бронза» / Н. И. Легконогих // Автоматизированное проекти-

10. рование в машиностроении. 2020. № 8. С. 48-50.

11. Novikova A. A., Burlakova V. E., Varavka V. N., Uflyand I. E., Drogan E. G., Irkha V. A. Influence of glycerol dispersions of graphene oxide on the friction of rough steel surfaces //

12. Journal of Molecular Liquids, 2019, 284, 1-11.

13. Berman D., Erdemir A., Sumant A.V. Few layer graphene to reduce wear and friction on slidingsteel surfaces // Carbon, 2013, 54, 454-459.

14. Restuccia P., Righi M. C. Tribochemistry of graphene on iron and its possible role in lubrication of steel // Carbon, 2016, 106, 118-124.

15. Obraztsova E. A., Osadchy A. V., Obraztsova E. D., Lefrant S., Yaminsky I. V. Statistical Analysis of Atomic Force Microscopy and Raman Spectroscopy Data for Estimation of Graphene Layer Numbers // Phys. Stat. Sol. B. 2008. V.245 (№10) – P.2055-2059.

16. Breki A., Nosonovsky M. Ultraslow frictional sliding and the stick-slip transition // Applied Physics Letters. 2018. Т. 113. № 24. С. 241602.

17. Breki A. D., Gvozdev A. E., Kolmakov A. G. Semiempirical mathematical models of the pivoting friction of SHKH15 steel over R6M5 steel according to the ball–plane scheme with consideration of wear // Inorganic Materials: Applied Research. 2019. Т. 10. № 4. С. 1008-1013.

18. Breki A. D., Vasilyeva E. S., Tolochko O. V., Didenko A. L., Nosonovsky M. Frictional properties of a nanocomposite material with a linear polyimide matrix and tungsten diselinide nanoparticle reinforcement // Journal of Tribology. 2019. Т. 141. № 8. С. 082002.

19. Breki A. D., Kolmakov A. G., Gvozdev A. E., Sergeev N. N. Investigation of the pivoting friction of SHKH15 steel over R6M5 and 10R6M5-MP steel with the use of mathematical modeling //

20. Inorganic Materials: Applied Research. 2019. Т. 10. № 4. С. 927-932.

21. Breki A. D., Gvozdev A. E., Kolmakov A. G., Starikov N. E., Provotorov D. A., Sergeyev N. N., Khonelidze D. M. On friction of metallic materials with consideration for superplasticity

22. phenomenon / Inorganic Materials: Applied Research. 2017. Т. 8. № 1. pp. 126-129.

23. Breki A. D., Gvozdev A. E., Kolmakov A. G. Application of generalized pascal triangle for description of oscillations of friction forces / Inorganic Materials: Applied Research. 2017. Т. 8. № 4. pp. 509-514.

24. Breki A., Nosonovsky M. Einsteins viscosity equation for nanolubricated friction // Langmuir: the ACS journal of surfaces and colloids. 2018. Т. 34. № 43. С. 12968-12973.

25. Реброва И. Ю., Чубариков В. Н., Добровольский Н. Н., Добровольский М. Н., Добровольский Н. М. / О классических теоретико-числовых сетках // Чебышевский сборник. 2018.

26. Т. 19. № 4 (68). С. 118-176.

27. Добровольский Н. Н., Добровольская Л. П., Серегина Н. К., Бочарова О. Е. Алгоритмы вычисления оптимальных коэффициентов: Монография / Под. ред. Н. М. Добровольского. Тула: Изд-во Тул. гос. пед. ун-та им. Л. Н. Толстого, 2016. 223 с.

28. Добровольская Л. П., Шелобаев С. И. Теоретико-числовой метод в эконометрике // Алгебра, теория чисел и дискретная геометрия: современные проблемы, приложения и проблемы истории: Материалы XVI Международной конференции, посвященной 80-летию со дня рождения профессора Мишеля Деза. Тула: Тул. гос. пед. ун-т им. Л. Н. Толстого, 2019. С. 280-283.

29. Nikitin A. N., Rusakova E. I., Parkhomenko Eh. I., Ivankina T. I., Dobrovol’skij N. M., «Reconstruction of Paleotectonic Stresses Using Data on Piezoelectric Texstures of Rocks», Izvestiya Earth Physics, 24:9 (1988), С. 728–734.