石墨烯、石墨烯衍生物及磨料納米顆粒的簡易合成以及它們的各種用途包括作為在摩擦...的制作方法【專利摘要】本發(fā)明揭露石墨烯、氧化石墨烯、還原氧化石墨烯、其他石墨烯衍生物結(jié)構(gòu)以及用作拋光劑的納米顆粒的多種非原位合成方法。本發(fā)明亦揭露用于拋光、硬化、保護(hù)裝置及系統(tǒng)(包括但不限于發(fā)動(dòng)機(jī)、增壓渦輪、渦輪、磁軌、滾道、輪、軸承、齒輪系統(tǒng)、裝甲、隔熱板及其他通過使用機(jī)械加工的相互作用硬表面的物理和機(jī)械系統(tǒng))中的運(yùn)動(dòng)部件及固定部件以及延長它們的壽命的潤滑劑組合物，以及通過使用由潤滑劑組合物原位形成的納米拋光劑及(在某些情況下)由潤滑劑組合物非原位形成的納米拋光劑來拋光、硬化、保護(hù)裝置及系統(tǒng)(包括但不限于發(fā)動(dòng)機(jī)、增壓渦輪、渦輪、磁軌、滾道、輪、軸承、齒輪系統(tǒng)、裝甲、隔熱板及其他通過使用機(jī)械加工的相互作用硬表面的物理和機(jī)械系統(tǒng))中的運(yùn)動(dòng)部件及固定部件以及延長它們的壽命的方法，以及這些納米拋光劑的各種用途?！緦＠f明】石墨烯、石墨烯衍生物及磨料納米顆粒的簡易合成以及它們的各種用途包括作為在摩擦學(xué)上有益的潤滑劑添加劑使用[0001]相關(guān)申請參考[0002]本申請要求下列美國臨時(shí)專利申請的優(yōu)先權(quán):在2012年2月9日提交的標(biāo)題為“來自犧牲環(huán)狀碳成分的故意原位熱解、在摩擦學(xué)上有益的碳質(zhì)材料及納米磨料潤滑劑分子，，(TribologicallyBeneficialCarbonaceousMaterialsandNano-AbrasiveLubricantMoleculesfromIntentionalIn-SituPyrolysisofSacrificialCyclicCarbonConstituents)的第61/596，936號美國臨時(shí)專利申請；在2011年12月23日提交的標(biāo)題為“通過碳質(zhì)材料的脫水或熱解、蒸汽剝離或多環(huán)芳烴形成及隨后的疏水自組來合成石墨烯及石墨烯衍生物”(GrapheneandGrapheneDerivativesSynthesisbyDehydrationorPyrolysisofCarbonaceousMaterials,VaporExfoliationorPAHFormation,andSubsequentHydrophobicSelf-assembly)的第61/579，993號美國臨時(shí)專利申請；在2011年12月9日提交的標(biāo)題為“石墨烯、石墨烯衍生物、碳包裹金屬納米顆粒及納米鋼的合成，以及螯合碳質(zhì)廢料及溫室氣體在這些合成方法中的用途，，(SynthesisofGraphene,GrapheneDerivatives,Carbon-EncapsulatedMetallicNanoparticles,andNano-Steel,andtheUseofSequesteredCarbonaceousWastesandGreenhouseGasesinSuchSynthesisMethods)的第61/568，957號美國臨時(shí)專利申請；在2011年10月12日提交的標(biāo)題為“氧化石墨烯及石墨烯的燃燒合成”(CombustionSynthesisofGrapheneOxideandGraphene)的第61/546，368號美國臨時(shí)專利申請；在2011年9月30日提交的標(biāo)題為“潤滑添加劑、拋光組合物、納米顆粒與摩擦涂層及它們的用途，以及納米顆粒、石墨烯及氧化石墨烯的合成方法”(LubricatingAdditives,PolishingCompositions,Nanoparticles,andTribologicalCoatings,andUsesThereof,andMethodsofNanoparticle,Graphene,andGrapheneOxideSynthesis)的第61/541，637號美國臨時(shí)專利申請；在2011年9月23日提交的標(biāo)題為“潤滑添加劑、拋光組合物、納米顆粒與摩擦涂層及它們的用途，以及納米顆粒、石墨烯及氧化石墨烯的合成方法”(LubricatingAdditives,PolishingCompositions,Nanoparticles,andTribologicalCoatings,andUsesThereof,andMethodsofNanoparticle,Graphene,andGrapheneOxideSynthesis)的第61/538,528號美國臨時(shí)專利申請；在2011年6月30日提交的標(biāo)題為“潤滑添加劑、拋光組合物與納米顆粒以及它們的方法及用途，以及納米顆粒的合成方法”(LubricatingAdditives,PolishingCompositions,andNanoparticles,andMethodsandUsesThereof,andMethodsofNanoparticleSynthesis)的第61/503，203號美國臨時(shí)專利申請；在2011年5月31日提交的標(biāo)題為“潤滑劑組合物、潤滑劑添加劑、潤滑方法以及拋光表面方法，，(LubricatingCompositions,LubricantAdditives,MethodsofLubrication,andMethodsofPolishingSurfaces)的第61/491，633號美國臨時(shí)專利申請；以及在2011年3月15日提交的標(biāo)題為“潤滑劑組合物、潤滑劑添加劑及潤滑方法，，(LubricatingCompositions,LubricantAdditives,andMethodsofLubrication)的第61/452，781號美國臨時(shí)專利申請；其中本申請據(jù)此通過引用將以上各臨時(shí)專利申請之內(nèi)容全部并入此中。[0003]發(fā)明背景【
技術(shù)領(lǐng)域：
】[0004]本發(fā)明涉及石墨烯、氧化石墨烯、還原氧化石墨烯及其他石墨烯衍生物結(jié)構(gòu)的可擴(kuò)展為工業(yè)級的非原位合成方法，以及納米顆粒及它們在這些非原位合成中的用途，包括但不限于復(fù)合材料、復(fù)合材料制備及涂層、摩擦學(xué)、納米技術(shù)、表面修整、機(jī)械加工及加工工具、膛孔、鉆孔、隧道挖掘、彈道學(xué)、反彈道技術(shù)、隔熱、熱吸收、潤滑劑添加劑、潤滑劑組合物、涂層、潤滑方法、硬表面拋光方法、以及切割、鉆削、硬化、保護(hù)及制作鋼及其他硬表面的方法等領(lǐng)域。本發(fā)明進(jìn)一步涉及磨料納米顆粒在用于拋光、硬化、保護(hù)設(shè)備及系統(tǒng)(包括但不限于發(fā)動(dòng)機(jī)、增壓渦輪、渦輪、磁軌、滾道、輪、軸承、齒輪系統(tǒng)及其他通過使用機(jī)械加工的相互作用硬表面的物理和機(jī)械系統(tǒng))中的運(yùn)動(dòng)部件及固定部件以及延長它們的壽命的潤滑劑組合物中的用途，其中所述磨料納米顆粒由所述潤滑劑組合物原位形成，或(在某些情況下)由潤滑劑組合物非原位形成然后在潤滑劑使用前被添加到潤滑劑。[0005]相關(guān)技術(shù)描述[0006]石墨烯及石墨烯衍生物的合成[0007]由于其觀測物理性質(zhì)及理論上之物理性質(zhì)(包括其大比表面積、高本征遷移率、高楊氏模量(~1.0TPa)、高熱導(dǎo)率(~5000Wm-lK-l)、高光透射率(~97.7%)、低氣體滲透率及高電子傳輸能力)，單層石墨烯近幾年來一直是相當(dāng)多的調(diào)查、研究及討論的課題，其實(shí)例可參看Geim等人于《自然材料》期刊第6卷第183-191頁發(fā)表的“石墨烯的出現(xiàn)”(Geim,etal.,“TheRiseofGraphene”，NaturalMaterials,Vol.6，pp.183-191)及Zhu等人于《高級材料》期刊2010年第22卷第3906-3924頁發(fā)表的“石墨烯及氧化石墨烯:合成、性質(zhì)及應(yīng)用，，(Zhuetal.,“GrapheneandGrapheneOxide:Synthesis,Properties,andApplications”,AdvancedMaterials,Vol.22,pp.3906-3924，2010)?；谑┑倪@些性質(zhì)，石墨烯已經(jīng)被考慮用于多種用途，比如光催化、能量儲存、太陽能電池、透明電極、半導(dǎo)體、高強(qiáng)度/低重量復(fù)合材料、防護(hù)涂料以及電場發(fā)射。然而，大規(guī)模而經(jīng)濟(jì)的生產(chǎn)方法還是難以捉摸。[0008]純石墨烯是一蜂巢晶格的Sp2雜化態(tài)碳環(huán)中的一平面多環(huán)單原子層的純碳。石墨烯在理論上是一單一純層的石墨，雖然在傳統(tǒng)上“石墨烯”一詞也用于帶有幾個(gè)堆疊原子層的石墨的材料，或用于一存在輕微缺陷但還是具有與純石墨烯相似的材料性質(zhì)的石墨層的材料。石墨烯相對較為疏水，而且在傳統(tǒng)上是通過剝離石墨形成(石墨的剝離可以通過使用超臨界二氧化碳或通過微機(jī)械剝離來完成)，或通過碳化硅或某些金屬基體上的取向附生生長形成。也可以通過將乙醇液滴通過一常壓微波等離子體反應(yīng)器中的氬等離子來形成石墨烯-詳見由Dato等人于《納米快報(bào)》期刊2008年第8卷第2012-2016頁發(fā)表的“石墨烯薄片的無基體氣相合成”(Datoetal.,“Substrate-freeGas-phaseSynthesisofGrapheneSheets”，NanoLetters,Vol.8,pp.2012-2016,2008)?[0009]也有報(bào)道稱以氣溶膠熱解方法進(jìn)行石墨烯納米管合成-詳見由Pinault等人于《金剛石及相關(guān)材料》期刊2004年第13卷第1266-1269頁發(fā)表的“由氣溶膠熱解產(chǎn)生的碳納米管:生長機(jī)理及退火后作用”(Pinaultetal.,“Carbonnanotubesproducedbyaerosolpyrolysis:growthmechanismsandpost-annealingeffects，，，DiamondandRelatedMaterials,Vol.13，pp.1266-1269，2004)。甲苯或環(huán)己胺中的一2.5-5wt%的二茂鐵溶液與氬進(jìn)行氣溶，并在800-850°C的溫度下熱解。對碳納米管形成的早期階段進(jìn)行觀察。一層被相信是包括鐵的納米顆粒首先在一固體基體上形成。一有序地毯的納米管從這個(gè)納米顆粒層生長，而從每個(gè)所述納米顆粒生長出一個(gè)納米管。所述試樣的高溫退火導(dǎo)致鐵從所述納米管內(nèi)消除，并導(dǎo)致所述納米管的改進(jìn)排序。[0010]幾個(gè)新近的出版物報(bào)道稱在燃燒條件下形成石墨烯鍵。在一個(gè)實(shí)例中，所有四種形式的碳(即金剛石、石墨、富勒烯及無定形)的極少量的納米顆粒在一石蠟蠟燭火焰中被發(fā)現(xiàn)-詳見由Su等人于《化學(xué)通訊》期刊2011年第47卷第4700-4702頁發(fā)表的“蠟燭火焰中的炭黑納米顆粒透析”(Suetal.,“Newinsightintothesootnanoparticlesinacandleflame”，ChemicalCommunications,Vol.47，pp.4700-4702，2011)。在另一先前的實(shí)例中，在對來自一甲烷火焰的炭黑進(jìn)行酸處理時(shí)，小量的納米顆粒石墨碳被發(fā)現(xiàn)-詳見由Tian等人于《化學(xué)與材料》期刊2009年第21卷第2803-2809頁發(fā)表的“來自天然氣炭黑的納米碳顆?！?Tianetal.,“NanosizedCarbonParticlesfromNaturalGasSoot”,Chem.Mater.，Vol.21，pp.2803-2809，2009)。在另一先前的實(shí)例中，從一乙醇火焰發(fā)現(xiàn)高度石墨化空心納米管-詳見由Pan等人于《微米》期刊2004年第35卷第461-468頁發(fā)表的“來自乙醇火焰的碳納米管及納米纖維的合成及生長機(jī)理”(Panetal.，“Synthesisandgrowthmechanismofcarbonnanotubesandnanofibersfromethanolflames，，，Micron,Vol.35，pp.461-468，2004)。同樣地，曾經(jīng)在激光燒蝕鐵或鎳納米顆粒催化劑存在的條件下，使用以一乙炔火焰燃燒的C0/H2/He/C2H2(一氧化碳/氫/氦/乙炔)氣體混合物合成碳納米管-詳見由VanderWal等人于《美國化學(xué)學(xué)會燃料化學(xué)部》期刊2004年第49卷第879-880頁發(fā)表的“使用以激光燒蝕制備的催化劑顆粒來進(jìn)行碳納米管的火焰合成，，(VanderWaletal.,“FlameSynthesisofCarbonNanotubesusingCatalystParticlesPreparedbyLaserAblation，，，AmericanChemicalSociety,DivisionofFuelChemistry,Vol.49,pp.879-880，2004)。[0011]多環(huán)芳烴(PAHs)構(gòu)成不完全燃燒、熱解或烴的其他低氧熱降解的殘余顆粒物中含有的大氣“炭黑”的部分。由于這些多環(huán)芳烴(PAHs)通常被視為不完全燃燒的不合要求的副產(chǎn)物，許多研究已經(jīng)集中于怎樣最小化或完全消除燃燒過程中“炭黑”的形成，例如見Coppalle等人于《燃燒科學(xué)與技術(shù)》期刊1993年第93卷第375-386頁發(fā)表的“關(guān)于炭黑在乙烯射流火焰中的形成的實(shí)驗(yàn)及理論研究”(Coppalleetal.,“ExperimentalandTheoreticalStudiesonSootFormationinanEthyleneJetFlame，，，CombustionScienceandTechnology,Vol.93,pp.375-386，1993)。[0012]多環(huán)芳烴(PAHs)具有充分的稠合芳碳環(huán)的平面結(jié)構(gòu)，其氫原子鍵合到基架的周圍碳原子。多環(huán)芳烴(PAHs)可以被看作是石墨烯的微型納米尺度結(jié)構(gòu)。[0013]石墨烯衍生物包括帶有部分地組合雜環(huán)原子(比如氧或所述碳晶格中的其他結(jié)構(gòu)缺陷)的石墨鍵的結(jié)構(gòu)。如此中所述，石墨烯衍生物也包括諸如納米管、納米芽、富勒烯、納米豆莢、入嵌富勒烯、納米洋蔥、氧化石墨烯、不規(guī)則碳等結(jié)構(gòu)以及其他可能包括結(jié)構(gòu)或化學(xué)缺陷的非石墨烯形式的石墨碳。[0014]氧化石墨烯(GO)是一不純的氧化形式的石墨烯家族，其包括鍵合到所述晶格基架中的不同碳原子的羥基及環(huán)氧基。氧化石墨烯的結(jié)構(gòu)特性已經(jīng)被廣泛研究-詳見由Mkhoyal等人于《納米快報(bào)》期刊2009年第9卷第1058-1063頁發(fā)表的“氧化石墨烯的原子及電子結(jié)構(gòu)”(Mkhoyaletal.,“AtomicandElectronicStructureofGrapheneOxide”，NanoLetters,Vol.9,pp.1058-1063，2009),但氧化石墨烯的準(zhǔn)確的化學(xué)結(jié)構(gòu)還是爭議的課題，而且具有相當(dāng)大的不定性，至少在所研究的不同試樣中觀測到的羥基及環(huán)氧基頻率及位置方面而言是這樣的。[0015]氧化石墨烯(GO)也已知包括被相信是位于碳薄片的邊緣的羧酸基。這些不同的基允許氧化石墨烯進(jìn)一步的化學(xué)功能化。最近有報(bào)道稱，一石墨烯衍生物中羧基到羥基的轉(zhuǎn)化產(chǎn)生一稱為“石墨醇”(graphenol)的物質(zhì)。已經(jīng)有關(guān)于通過熱解將這種“石墨醇”(graphenol)轉(zhuǎn)化為石墨烯，然而這些方法包括使用有毒化學(xué)品(比如肼)_詳見由Beall于2011年8月18日發(fā)表的標(biāo)題為“生產(chǎn)石墨烯及石墨醇的方法及系統(tǒng)”(MethodandSystemforProducingGrapheneandGraphenol)的第2011/0201739號美國專利申請出版物(U.S.PatentApplicationPublicationN0.2011/0201739)。[0016]與石墨烯沒有不同，氧化石墨烯(GO)在傳統(tǒng)上是由剝離的氧化石墨形成，或通過石墨烯本身的氧化形成。氧化石墨烯薄片可以有目的地在范圍廣泛的氧化水平條件下(測得氧對碳比率高達(dá)約1:2)形成。由于氧化石墨烯具有獨(dú)特的與石墨烯不同的物理及化學(xué)特性，其結(jié)構(gòu)可變性已經(jīng)使它不具有進(jìn)行許多實(shí)驗(yàn)研究的吸引力。與石墨烯相反，氧化石墨烯不但親水，而且是一高硬度及高強(qiáng)度的電絕緣體-詳見由Dreyer等人于《化學(xué)學(xué)會評論》期刊2010年第39卷第228-240頁發(fā)表的“氧化石墨烯的化學(xué)”(Dreyeretal.，“Thechemistryofgrapheneoxide，，，ChemicalSocietyReviews,Vol.39,pp.228-240,2010)o[0017]氧化石墨烯(GO)的制備最初是通過以氯酸鉀及發(fā)煙硝酸處理石墨來進(jìn)行-詳見由Brodie于《倫敦皇家學(xué)會論文集》期刊1859年第10卷第249頁發(fā)表的“關(guān)于石墨的原子量，，(Brodie,“OntheAtomicWeightofGraphite”,ProceedingsoftheRoyalSocietyofLondon,Vol.10，p.249，1859)。一個(gè)有點(diǎn)更為有效的過程使用硫酸、硝酸鈉及高錳酸鉀來將石墨轉(zhuǎn)化為氧化石墨烯-詳見由Hummers等人于《美國化學(xué)學(xué)會期刊》1958年第80卷第1339頁發(fā)表的“石墨氧化物的制備”(Hummersetal.,“PreparationofGraphiticOxide”，JournaloftheAmericanChemicalSociety,Vol.80,p.1339,1958)?最近報(bào)道稱，一更為有效的方法使用硫酸、磷酸及高錳酸鉀-詳見由Marcano等人于《美國化學(xué)學(xué)會納米》期刊2010年第4卷第4806-4814頁發(fā)表的“氧化石墨烯的改進(jìn)合成方法”(Marcanoetal.,“ImprovedSynthesisofGrapheneOxide”,ASCNano,Vol.4，pp.4806-4814，2010)。[0018]在水中的膠態(tài)分散的氧化石墨烯(GO)可以使用水合肼來化學(xué)還原到石墨烯。氧化石墨烯的其他化學(xué)還原劑包括氫醌、氣態(tài)氫及強(qiáng)堿性溶液。氧化石墨烯的熱剝離及還原在消除所產(chǎn)生的副產(chǎn)物二氧化碳?xì)怏w的熱擠壓條件下加熱至1050°C時(shí)發(fā)生。最后，可以通過將氧化石墨烯薄膜的相反端的電極置于一非導(dǎo)電基體，然后通過對所述氧化石墨烯薄膜施加電流，實(shí)現(xiàn)氧化石墨烯的電化學(xué)還原。[0019]雖然迄今文獻(xiàn)中未曾有關(guān)于氧化石墨烯至石墨烯的完整還原的報(bào)道，但氧化石墨烯通過許多不同過程來還原，產(chǎn)生測得氧對碳比率低達(dá)約1:24的所謂“還原氧化石墨烯”(rGO)。[0020]值得注目的是，根據(jù)觀察，還原氧化石墨烯(rGO)顯示的許多化學(xué)、物理及電氣性質(zhì)與石墨烯及氧化石墨烯二者相比，與前者的這些性質(zhì)更為相似。[0021]石墨烯及其多種衍生物目前是許多調(diào)查及廣泛研究的課題，其部分原因是它們的許多潛在用途，包括但不限于潤滑劑、用于復(fù)合體增強(qiáng)的分子水平涂層、隔熱、彈道晶體管、集成電路以及增強(qiáng)纖維及電纜。[0022]在石墨烯的生產(chǎn)中使用螯合廢碳[0023]多種形式的廢碳螯合已為業(yè)界所知，包括但不限于將碳質(zhì)廢料轉(zhuǎn)化成像“生物炭”的東西或?qū)⒍趸嫁D(zhuǎn)化為合成甲醇-其實(shí)例詳見由Hogan等人于美國華盛頓哥倫比亞特區(qū)“科學(xué)及環(huán)境國家委員會”的2011年《地球百科全書》中發(fā)表的“生物炭:螯合碳概念”(Hoganetal.,“Biochar:ConcepttoSequesterCarbon，，，EncyclopediaofEarth，NationalCouncilforScienceandtheEnvironment,Washnington,D.c.，2011)；由Jiang等人于《英國皇家學(xué)會哲學(xué)學(xué)報(bào)匯刊A》2010年第368卷第3343-3364頁發(fā)表的“將二氧化碳轉(zhuǎn)化為燃料”(Jiangetal.,“Turningcarbondioxideintofuel，，，PhilosophicalTransactionsoftheRoyalSocietyA,Vol.368，pp.3343-3364，2010)，但未曾有關(guān)于在石墨烯的合成中有益使用這樣的螯合或俘獲碳廢料作為碳質(zhì)給料或增進(jìn)劑的報(bào)道。[0024]植入型醫(yī)用假體裝置[0025]植入型醫(yī)用假體術(shù)在使用壽命及防止感染目的方面的成功的一個(gè)重要因素是摩擦表面的一致性。醫(yī)療植入金屬器件的表面上的粗糙實(shí)體提供一宿留微生物的位置。以脈管系統(tǒng)或循環(huán)系統(tǒng)中的金屬器件而言，所述粗糙實(shí)體也提供一危險(xiǎn)的血小板聚集位置，而血小板聚集可能導(dǎo)致心臟病發(fā)作或中風(fēng)。將這樣的植入型醫(yī)用假體器件納米拋光到接近原子級完美光滑度將會大大提高這樣的器件的安全性及功效。[0026]納米藥物、腫瘤學(xué)以及醫(yī)用影像學(xué)[0027]放射或化療藥物對癌癥部位的瞄準(zhǔn)的改進(jìn)及提供醫(yī)用影像的造影對比度的能力是醫(yī)學(xué)領(lǐng)域中的活躍研究范圍。磁性納米顆粒已經(jīng)作為磁共振成像的`一種腫瘤造影劑使用-其實(shí)例詳見由Tiefenauer等人于《磁共振成像》期刊1996年第14卷第4章第391-402頁發(fā)表的“磁性納米顆粒在磁共振成像中作為腫瘤造影劑使用的體內(nèi)評估”(Tiefenaueretal.,“InvivoevaluationofmagnetitenanoparticlesforuseasatumorcontrastagentinMRI，，，MagneticResonanceImaging,Vol.14,N0.4,pp.391-402,1996)。存在相當(dāng)新近的關(guān)于“功能化的”“巴基球”(buckyballS)作為將導(dǎo)向藥物治療輸送到體內(nèi)的腫瘤的手段來使用的調(diào)查及研究-其實(shí)例詳見由Yoon等人于《物理學(xué)學(xué)報(bào):凝聚態(tài)物質(zhì)》期刊2007年第19卷的九頁篇幅中發(fā)表的“使用納米結(jié)構(gòu)的導(dǎo)向藥物輸送”(Yoonetal.,“Targetedmedicationdeliveryusingmagneticnanostructures，，，JournalofPhysics:CondensedMatter,Vol.19,9pages,2007)。[0028]鋼生產(chǎn)[0029]鋼表面的凹陷及粗糙實(shí)體為以氧化鐵(亦稱鐵銹)為形式的破壞性氧化提供一表面。這些凹陷及粗糙實(shí)體的減少或消除將會增長這樣的鋼結(jié)構(gòu)的使用壽命。[0030]石墨烯及氧化石墨烯的反應(yīng)環(huán)境[0031]在本發(fā)明的一些實(shí)施例中，石墨烯及氧化石墨烯結(jié)構(gòu)用于多種溶劑中，扮演反應(yīng)包絡(luò)的角色，這創(chuàng)建一納米環(huán)境，使反應(yīng)發(fā)生，而這在熱動(dòng)力學(xué)上類似或不利地類似酶在生物系統(tǒng)中的工作方式。這些石墨烯反應(yīng)包絡(luò)(GREs)及氧化石墨烯反應(yīng)包絡(luò)(GOREs)允許化學(xué)反應(yīng)及原子重新組合(比如重組原子為晶體)發(fā)生，而化學(xué)反應(yīng)及原子重新組合通常不會在所述反應(yīng)包絡(luò)之外發(fā)生。所述石墨烯反應(yīng)包絡(luò)或氧化石墨烯反應(yīng)包絡(luò)扮演一“微反應(yīng)或納米反應(yīng)容器”的角色，而且接著可以將所述包絡(luò)的部分修剪成一納米磨料或其他納米顆粒，從而成為反應(yīng)產(chǎn)物的部分。在一個(gè)實(shí)施例中，所述包絡(luò)充當(dāng)一納米鼓風(fēng)爐，進(jìn)行從鐵到鋼的生產(chǎn)。[0032]鋼可以以許多不同形式呈現(xiàn)，包括但不限于鐵酸鹽、奧氏體、珠光體、馬氏體、貝氏體、萊氏體、滲碳體、3鐵、六價(jià)鐵及它們的任何組合，視其制造條件而定。本發(fā)明的在石墨烯反應(yīng)包絡(luò)或氧化石墨烯反應(yīng)包絡(luò)中形成的納米鋼可以是鐵酸鹽、奧氏體、珠光體、馬氏體、貝氏體、萊氏體、滲碳體、P鐵、六價(jià)鐵及它們的任何組合。[0033]納米鋼、納米機(jī)器人技術(shù)及納米機(jī)器制造[0034]納米結(jié)晶金屬合金合成合已為業(yè)界所知-詳見由Alavi等人于由克羅地亞國里耶卡市InTech公司的Matsuda編輯的2011年《納米晶體》期刊第237-262頁發(fā)表的“堿土金屬碳酸鹽、氫氧化物及氧化物納米晶體合成方法、規(guī)模及形態(tài)學(xué)考慮”(Alavietal.,“Alkaline-earthMetalCarbonate,HydroxideandOxideNano-crystalsSynthesisMethods,SizeandMorphologiesConsideration，，，pp.237_262inNanocrystals,ed.byMatsuda,InTech,Rijeka,Croatia,2011)。然而，還是未有關(guān)于鋼增強(qiáng)納米顆粒、納米洋蔥的合成以及純納米鋼晶體及納米金屬片的生產(chǎn)方法的報(bào)道。[0035]納米機(jī)器人技術(shù)一般指關(guān)于納米技術(shù)工程及來自大小介于0.1至10(微米)范圍的納米尺度構(gòu)件的機(jī)械裝置的制作的科學(xué)。這些理論器件的其他普通名稱是納米機(jī)器人(nanobots)、侏儒(nanoids)、nanites及nanomites。假定這個(gè)領(lǐng)域的未來發(fā)展將允許構(gòu)建微型遙控手術(shù)儀器及納米尺度電子器件。微型鋼晶體或坯料的簡易而不昂貴的納米制作方法將很有可能大幅度地推進(jìn)這門科學(xué)。[0036]混凝土灌注及浙青鋪設(shè)技術(shù)[0037]混凝土及浙青混凝土是兩種用于建筑的常見復(fù)合材料。混凝土是一種由一水泥基型材料、一細(xì)砂石、一粗砂石及水最低限度地組成的復(fù)合材料。浙青混凝土一般上是一種由浙青、一存在于某些石油及天然沉積物中的高度粘滯的粘性黑色柏油樣物質(zhì)以及一粗砂石最低限度地組成的復(fù)合材料。多年來，為了提高這些材料的強(qiáng)度，已經(jīng)開發(fā)了許多種類的摻和劑及添加劑。[0038]這些混凝土“添加劑”的最普遍深入者屬于兩個(gè)一般種類:減水超級塑化劑(亦稱為“高效減水劑”)及用于生產(chǎn)纖維增強(qiáng)混凝土(FRC)的合成增強(qiáng)纖維。所述超級塑化劑(包括最新一代的聚羧酸醚基超級塑化劑(PCEs)及聚丙二醇(PPG)衍生物摻和劑)起減少形成所述復(fù)合材料所需的水量的作用。超級塑化劑也改進(jìn)混凝土漿體的流變能力(流動(dòng)特性)，從而改進(jìn)在混凝土養(yǎng)護(hù)之前的可加工性-詳見由Palacios等人于《水泥與混凝土研究》期刊2004年第35卷第1358-1367頁發(fā)表的“超級塑化劑及減縮摻和劑對堿激發(fā)礦禮:衆(zhòng)及沙衆(zhòng)的影響”(Palaciosetal.,“Effectofsuperplasticizerandshrinkage-reducingadmixturesonalkal1-activatedslagpastesandmortars，，，CementandConcreteResearch,Vol.35,pp.1358-1367,2004);由Aitcin等人于《國際混凝土》期刊1994年第16卷第45-52頁發(fā)表的“超級塑化劑:它們怎樣工作及為什么有時(shí)不工作”(Aitcinetal.,uSuperplasticizers:HowtheyWorkandWhytheOccasionallyDon’t，，,ConcreteInternational,Vol.16,pp.45-52，1994)。[0039]以纖維增強(qiáng)混凝土(FRC)而言，所述合成纖維(一般為聚丙烯纖維)的目的在于提高基體的強(qiáng)度及改進(jìn)混凝土的可塑性?；炷恋脑鰪?qiáng)纖維的用意在于連結(jié)混凝土中的微裂紋，從而允許混凝土在不致因沿著裂紋完全分開而失效的情況下保持其支撐其負(fù)荷的能力-詳見由Soroushian等人于《材料期刊》1992年第89卷第535-540頁發(fā)表的“以聚丙烯或聚乙烯增強(qiáng)的混凝土材料的機(jī)械性能”(Soroushianetal.,“MechanicalPropertiesofConcreteMaterialsReinforcedwithPolypropleneorPolyetheleneFibers”,MaterialsJournal,Vol.89,pp.535-540，1992)。[0040]實(shí)際上，沒有任何一種“添加劑”顯示所述混凝土或浙青混凝土產(chǎn)物或系統(tǒng)的強(qiáng)度有戲劇性的增加。相信石墨烯及某些石墨烯衍生物可以代替目前發(fā)展水平的方法，用作為混凝土及浙青的增強(qiáng)“添加劑”。[0041]軍事及彈道科學(xué)[0042]根據(jù)哥倫比亞大學(xué)(ColumbiaUniversity)(美國紐約州紐約市)，石墨烯被確定為地球上強(qiáng)度最高的材料。哥倫比亞大學(xué)研究員將石墨烯的非常強(qiáng)度歸因于其共價(jià)碳-碳鍵基架。所試驗(yàn)的石墨烯試樣是無缺陷單層的石墨烯。所述試樣的試驗(yàn)顯示一單一薄片的石墨稀具有42Nm1的內(nèi)在強(qiáng)度。[0043]現(xiàn)代反彈道科學(xué)尋求開發(fā)越來越薄的可提供免受彈道拋擲及彈片影響的材料。為此，不斷地研究聚合物基復(fù)合材料(PMCs)的分子增強(qiáng)的新方法。目前發(fā)展水平的技術(shù)使用幾個(gè)種類的高性能防彈紗及纖維，包括S級玻璃(S-glass)纖維、芳族聚酸胺纖維(例如Kevlar1'29>Kevlar'*49>Kevlar*129'Kevlar*KM2、Twaron?)、聞度取向超聞分子量聚乙烯(例如Dyneema\Spectra15—)、聚苯并惡唑(pbo)(例如Zylonlli)、以及聚苯撐吡啶并二咪唑(PIPD)(稱為M5,等等。[0044]這些纖維的典型特性是低密度及高抗張強(qiáng)度，并具有相應(yīng)的高能量吸收能力。就聚合物基復(fù)合材料(PMC)防彈嵌板的情況而言，所述纖維的力分散變形能力被所述復(fù)合材料周圍的樹脂嚴(yán)重牽制，這導(dǎo)致在受來自發(fā)射的影響時(shí)，在所述樹脂基架破裂及分層的條件下失效。并入紡織復(fù)合材料的防彈嵌板的石墨烯及其衍生物將不會遭受典型聚合物基復(fù)合材料(PMC)樹脂基架的局限性的影響。[0045]石墨烯及其衍生物結(jié)構(gòu)代表一獨(dú)特的反彈道學(xué)機(jī)會及材料。石墨烯及其衍生物具有高彈性模量及抗張強(qiáng)度，其楊氏模量可高達(dá)~lOOOGPa，抗張強(qiáng)度介于13~53GPa。與傳統(tǒng)的反彈道纖維及復(fù)合材料比較，石墨烯及其衍生物的潛能遠(yuǎn)遠(yuǎn)勝過目前發(fā)展水平的方法。[0046]一家名為“納米組合物技術(shù)有限公司”(NanocompTechnologiesInc.)的公司正在與美國陸軍的“納提克士兵中心”(U.S.Army’sNatickSoldierCenter)協(xié)力尋求開發(fā)新一代的基于碳納米管技術(shù)的輕型防彈裝甲。根據(jù)報(bào)道，所述公司在2009年4月證明一厚度達(dá)5_的碳納米管復(fù)合材料防彈嵌板能夠抵擋一9mm直徑的子彈。可擴(kuò)展為工業(yè)級的石墨烯及石墨烯衍生物合成的額外進(jìn)步，無疑將使這個(gè)技術(shù)推進(jìn)到更接近商業(yè)化的程度。[0047]機(jī)械系統(tǒng)的潤滑[0048]所有機(jī)械系統(tǒng)牽涉相互作用的組成部分之間的摩擦。這樣的相互作用可以像一滾珠軸承沿一滾道滑動(dòng)、一活塞環(huán)相對一氣缸套移動(dòng)、或一凸輪軸與其凸輪從動(dòng)件之間的接觸那樣簡單。在所有這些實(shí)例中，相互作用的表面之間的摩擦是一需考慮的因素。任何系統(tǒng)中的摩擦是應(yīng)力、疲勞、磨損、發(fā)熱、噪音、振動(dòng)及最后失效的起因。上述含金屬機(jī)械系統(tǒng)的其他共同大敵是腐蝕。[0049]在大多數(shù)情況下，工程科學(xué)尋求通過對相互作用的表面進(jìn)行機(jī)械加工及拋光到最高可行光滑度，減少帶有相互作用的表面的物理及機(jī)械系統(tǒng)中的內(nèi)在摩擦。當(dāng)前沒有任何摩擦表面是完全光滑(即完全沒有粗糙實(shí)體)的。恰如所需，物理及機(jī)械系統(tǒng)的相互作用的構(gòu)件被加工及拋光到所要求的公差，以允許適當(dāng)?shù)墓ぷ餍阅芗皽p少內(nèi)在摩擦。通過對構(gòu)件進(jìn)行所謂“超級拋光”到高公差(“平均粗糙度”(Ra)〈50nm)獲得的顯著的摩擦減少到目前為止所意味的是更長的生產(chǎn)時(shí)間及更高的生產(chǎn)成本。一般上，現(xiàn)代機(jī)械加工科學(xué)被迫以機(jī)械加工精密度交換經(jīng)濟(jì)效益。[0050]此外，所有內(nèi)燃機(jī)(包括自然吸氣及渦輪增壓的煤油及柴油內(nèi)燃機(jī))、渦輪及其他帶齒輪系統(tǒng)一律都需要潤滑，以正常操作。自從發(fā)動(dòng)機(jī)及齒輪潤滑的起始以來，人`們已經(jīng)在發(fā)動(dòng)機(jī)及齒輪潤滑領(lǐng)域做了多種為這些機(jī)器提供最佳潤滑的企圖。在潤滑方面，最初所做的這樣的企圖(比如橄欖油及某些石碳酸皂)已經(jīng)以更為精細(xì)的烴基潤滑劑取代，許多所述烴基潤滑劑甚至含有更為精細(xì)的添加劑組合，而且每一這樣的添加劑試圖處理這些系統(tǒng)的潤滑工作中的多種內(nèi)在問題。[0051]當(dāng)前含金屬的機(jī)械系統(tǒng)(比如內(nèi)燃機(jī))的潤滑的最新發(fā)展水平是使用彈性流體動(dòng)力潤滑(EHL)技術(shù)，而彈性流體動(dòng)力潤滑技術(shù)通過使用不可壓縮流體及防護(hù)涂層來防止金屬與金屬直接接觸的方法及材料，以“處理”機(jī)械系統(tǒng)的相互作用的金屬表面上的粗糙實(shí)體的問題。這些方法中沒有任何方法影響所述相互作用的金屬構(gòu)件表面的所謂Ra(“平均粗糙度”)值，而且沒有減輕所述粗糙實(shí)體本身的摩擦產(chǎn)生的作用。[0052]為了保持及保護(hù)金屬摩擦表面及包括金屬摩擦表面的系統(tǒng)，多種潤滑劑添加劑用于多種目的，比如分散劑、腐蝕抑制劑、增粘劑、橡膠膨脹劑、降凝劑、泡沫抑制劑、抗磨劑及抗氧化劑。有些已開發(fā)來減少摩擦的潤滑劑添加劑包括下列添加劑:流行用于航空潤滑油但已知會慢慢地侵蝕彈性體墊圈及密封件的三鄰甲酚磷酸酯(T0CP或TCP);已知會與不完全燃燒的產(chǎn)物結(jié)合形成鹽酸的環(huán)烷烴清潔`劑；對備有催化轉(zhuǎn)換器的車輛有問題的二烷基二硫代磷酸鋅(ZDDPs);全球確定為對水生生物非常有害的氯化石蠟；被許多人考慮為不適合用于潤滑的懸浮固體，比如聚四氟乙烯(PTFE,商品名為Te110n"):被許多人考慮為不適合用于使用軸承的系統(tǒng)的石墨粉；據(jù)報(bào)道會降低燃油經(jīng)濟(jì)有效性的一種金屬-鑰；一暫時(shí)屏蔽溶液-二硫化鎢納米洋蔥；另一昂貴及暫時(shí)的溶液-巴基球(Buckminsterfullerenes)及懸浮在石墨中的納米金剛石，以阻止磨料顆粒的典型聚合(使用此添加劑會引起反對在帶有軸承的系統(tǒng)中使用石墨者的抱怨)。潤滑劑添加劑常常也含有磷酸鹽及硫化物，而這些磷酸鹽及硫化物在分解時(shí)會產(chǎn)生有害氣體。[0053]機(jī)械系統(tǒng)內(nèi)部的碳質(zhì)沉積物幾乎普遍地被認(rèn)為是不可取的，許多現(xiàn)代潤滑劑專門設(shè)計(jì)及調(diào)配來抑制及/或防止任何碳質(zhì)沉積物形成。傳統(tǒng)的彈性流體動(dòng)力潤滑學(xué)識提議，內(nèi)燃機(jī)潤滑油必須盡可能調(diào)配得具有物理和化學(xué)穩(wěn)定性，以阻止(而不是促進(jìn))所述基潤滑劑及其添加劑因不完全燃燒及熱解而造成的熱降解；這是由于傳統(tǒng)潤滑劑的這樣的熱破壞產(chǎn)生有害的碳質(zhì)沉積物(比如沉渣)，而碳質(zhì)沉積物趨向阻塞閥門、覆蓋活塞環(huán)而且通常會減少發(fā)動(dòng)機(jī)的運(yùn)行效率及預(yù)期壽命。分散劑常用于潤滑劑，以防止沉渣聚合-實(shí)例詳見由Won等人于《蘭茂爾》期刊2005年第21卷第924-932頁發(fā)表的“溫度對帶有吸附分散劑的液態(tài)經(jīng)中的碳黑凝聚的影響”(Wonetal.,“EffectofTemperatureonCarbon-BlackAgglomerationinHydrocarbonLiquidwithAdsorbedDispersant，，，Langmuir,Vol.21，pp.924-932，2005)；由Tomlinson等人于《碳》期刊2000年第38卷第13-28頁發(fā)表的“琥拍酰亞胺分散劑早碳質(zhì)基體上的吸附性能”(Tomlinsonetal.,“AdsorptionPropertiesofSuccinimideDispersantsonCarbonaceousSubstrates，，,Carbon,Vol.38，pp.13-28，2000);由Wang于2000年發(fā)表的滑鐵盧大學(xué)碩士論文“碳酸乙烯酯改性琥珀酰亞胺分散劑的合成及特性測試”(Wang,“SynthesisandCharacterizationofEthyleneCarbonateModifiedPolyisobutyleneSuccinimideDispersants”，UniversityofWaterlooMastersThesis,2010)0因不完全燃燒而發(fā)生的來自發(fā)動(dòng)機(jī)的竄氣炭黑已經(jīng)顯示其高度磨蝕作用及能夠損壞金屬部件-實(shí)例詳見由Jao等人于《潤滑科學(xué)》期刊2004年第16卷第111-126頁發(fā)表的“炭黑特性及柴油發(fā)動(dòng)機(jī)磨損”(Jaoetal.,“SootCharacterizationandDieselEngineWear，，，LubricationScience,Vol.16,pp.111-126,2004)；1?Ryason等人于《磨損》期刊1990年第137卷第15-24頁發(fā)表的“拋光由炭黑造成的磨損”(Ryasonetal.,“PolishingWearbySoot，，，Wear,Vol.137，pp.15-24，1990);由Yamaguichi等人于《工程摩擦學(xué)期刊》2006年第220卷第463-469頁發(fā)表的“柴油發(fā)動(dòng)機(jī)中的炭黑磨損，，(Yamaguichietal.,“SootWearinDieselEngines，，,JournalofEngineeringTribology,Vol.220，pp.463-469，2006)；由Gautam等人于《國際摩擦學(xué)》期刊1999年第32卷第687-699頁發(fā)表的“柴油炭黑污染油對發(fā)動(dòng)機(jī)的磨損的影響”(Gautametal.，“EffectofDieselSootContaminatedOilonEngineWear-1nvestigationofNovelOilFormulations”,TribologyInternational,Vol.32,pp.687-699，1999)?！盁o灰的，，發(fā)動(dòng)機(jī)潤滑油是另一支持潤滑劑調(diào)配組合物必須盡量保持無碳顆粒及所有碳質(zhì)的發(fā)動(dòng)機(jī)沉積物有害的概念的產(chǎn)品實(shí)例。以目前的彈性流體動(dòng)力潤滑范例而言，會導(dǎo)致形成碳質(zhì)煙灰及沉積物的潤滑劑添加劑的熱降解及熱解普遍被認(rèn)為不可取。[0054]目前用于潤滑劑及它們的衍生物的試驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)，是這個(gè)潤滑思維的進(jìn)一步證據(jù)，并支持這個(gè)潤滑思維?！爸Z雅克揮發(fā)性試驗(yàn)”(NoackVolatilityTest)(美國材料試驗(yàn)學(xué)會ASTMD5800)測量潤滑劑組合物的蒸發(fā)，作為溫度的一函數(shù)，這是由于潤滑劑組合物在蒸發(fā)增大時(shí)會變得更粘滯。所述試驗(yàn)涉及在250°C的溫度條件下將一質(zhì)量的發(fā)動(dòng)機(jī)潤滑油置入一“諾雅克”(Noack)裝置內(nèi)，以一恒定的空氣流量通過所述試樣I小時(shí)。接著，測量所述試樣的質(zhì)量，以確定由于揮發(fā)性有機(jī)化合物(VOCs)的損失而造成的質(zhì)量損失。可接受的質(zhì)量損失不大于13~15%。潤滑劑必須通過這個(gè)試驗(yàn)，才能獲得APICJ-4發(fā)動(dòng)機(jī)潤滑油標(biāo)準(zhǔn)(美國)或ISLACGF-4發(fā)動(dòng)機(jī)潤滑油標(biāo)準(zhǔn)(歐洲聯(lián)盟)之下的批準(zhǔn)。[0055]其他的潤滑劑工業(yè)蒸發(fā)試驗(yàn)包括ASTMD972及ASTMD2595。ASTMD972在100~150°C的溫度條件下試驗(yàn)潤滑劑組合物，并以一恒定的空氣流量(2L/min)通過所述試樣。ASTMD2595在93~316°C的溫度條件下試驗(yàn)潤滑劑組合物，并以一恒定的空氣流量(2L/min)通過所述試樣。[0056]現(xiàn)代潤滑劑工業(yè)幾乎在彈性流體動(dòng)力潤滑(EHL)的潤滑劑組合物中專門使用一種直鏈烴或支鏈烴的基潤滑劑，并連同使用小量的相對昂貴的添加劑，包括(在有些情況下)使用含有諸如某些抗氧化的受阻苯酚、某些水楊酸鹽及某些胺。在大多數(shù)情況下，先前技術(shù)中對含有環(huán)碳的潤滑劑抗氧化添加劑的使用大多數(shù)限于通過抑制基潤滑劑從原位形成的過氧化物的基氧化，以改進(jìn)或保護(hù)所述基潤滑劑。[0057]上述彈性流體動(dòng)力潤滑(EHL)范例及所述工業(yè)試驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)是基于不完全燃燒或熱解的碳質(zhì)產(chǎn)物在發(fā)動(dòng)機(jī)及機(jī)械系統(tǒng)內(nèi)部普遍有害及不可取的假定。這表示使用含有去垢劑、分散劑及邊界膜的最佳結(jié)果是盡量保持一機(jī)械系統(tǒng)的經(jīng)潤滑的內(nèi)部非常干凈、無碳質(zhì)沉積物及無磨損。[0058]富勒烯的生產(chǎn)及其潤滑用途[0059]在1985年首次被發(fā)現(xiàn)并以已故測地學(xué)圓頂建筑師“巴克敏斯特?富勒”(BuckminsterFuller)的名字Fuller命名的富勒烯(Fullerene)是一類外殼完全由碳環(huán)組成的分子。富勒烯的基本球形品種是“巴克敏斯特富勒烯”(Buckminsterfullerene),或簡稱“巴基球”(Buckyball)。“巴基球”(Buckyballs)可能具有內(nèi)嵌性質(zhì)，在它們的空心核中囚禁多種原子、離子或復(fù)合材料。含有金屬離子的內(nèi)嵌金屬富勒烯是目前重要的科學(xué)探討及研究課題。[0060]在數(shù)學(xué)方面而言，一“巴基球”(buckyball)是一由五邊形及六邊形碳環(huán)組成的三價(jià)凸多面體?！鞍突颉?Buckyballs)遵守“歐拉”(Euler)多面體公式，因?yàn)閂-E+F=2，其中V、E及F依次是所述球的外部上的頂點(diǎn)、邊及面的數(shù)目。在非同構(gòu)富勒烯方面而言，有大約214，127，713個(gè)不同種類。純的普通巴基球在市面上以C6tl及C7tl的化學(xué)結(jié)構(gòu)形態(tài)出售，但相當(dāng)昂貴；一般上其價(jià)格為$900至$1，000美元每IOOmg(毫克)。[0061]“巴基金剛石”(Bucky-diamonds)是一富勒烯或富勒烯類外殼內(nèi)的一金剛石核的納米尺度碳復(fù)合材料-實(shí)例詳見由Barnard等人于《物理學(xué)評論B》期刊2003年第68卷第073406頁發(fā)表的“帶有納米金剛石的巴基金剛石與富勒烯碳相的共存”(Barnardetal.,“CoexistenceofBucky-diamondwithnanodiamondandfullerenecarbonphases”，PhysicalReviewB,Vol.68，073406，2003)。這個(gè)結(jié)構(gòu)現(xiàn)在被相信是納米洋蔥與納米金剛石的互轉(zhuǎn)化之間的一中介結(jié)構(gòu)。Barnard等人預(yù)言“巴基金剛石”(Bucky-diamonds)是以大小范圍介于500至I,850個(gè)原子(1.4至2.2nm直徑)的納米金剛石與富勒烯的共存方式存在的、碳的一亞穩(wěn)態(tài)形式。[0062]巴納德(Barnard)等人于《物理化學(xué)期刊B》2005年第109卷第17107-17112頁發(fā)表的“納米金剛石及巴基金剛石顆粒中的取代型氮”(”SubstitutionalNitrogeninNanodiamondandBucky-DiamondParticles”，JournalofPhysicalChemistryB,Vol.109,pp.17107-17112,2005)中提出，有可能將雜環(huán)原子(比如此例中的氮)結(jié)合到巴基金剛石結(jié)構(gòu)中。最近，Yu等人于彼等在2011年8月24日提交給《化學(xué)物理期刊》的文章“碳化娃簇合物是否有一穩(wěn)定的巴基金剛石結(jié)構(gòu)”(”IsThereaStableBucky-diamondStructureforSiCCluster，，，submittedtotheJournalofChemicalPhysicsonAugust24,2011)中提出一基于計(jì)算機(jī)分子模擬的穩(wěn)定Si68C79巴基金剛石結(jié)構(gòu)。在穩(wěn)定狀態(tài)，相信所述納米金剛石核及所述富勒烯類外殼并未相互化學(xué)鍵合。所述Yu等人的模擬預(yù)示，在加熱這個(gè)碳化硅結(jié)構(gòu)時(shí)，所述35-原子的核將在比112-原子的外殼的分解溫度為低的溫度分解，所述核接著被結(jié)合到所述外殼內(nèi)，在冷卻時(shí)形成一較大的留存富勒烯類外殼結(jié)構(gòu)。[0063]富勒烯是潤滑科學(xué)中的一項(xiàng)有前途的新技術(shù)。人們已經(jīng)多次試圖使用富勒烯作為密封潤滑劑來填充移動(dòng)部件上的粗糙實(shí)體，以及在移動(dòng)部件上提供一摩擦學(xué)薄膜。不幸的是，有用的富勒烯的大規(guī)模及商業(yè)上可行的生產(chǎn)方法難以捉摸。此外，摩擦學(xué)目前的發(fā)展現(xiàn)狀著重于移動(dòng)部件上的摩擦學(xué)薄膜及涂層。然而，這個(gè)舊思維并沒有處理摩擦本身的根本原因-即相互作用的金屬部件上的粗糙實(shí)體。[0064]納米技術(shù)及摩擦學(xué)的出現(xiàn)已經(jīng)引進(jìn)幾個(gè)新的通過使用多種納米顆粒的潤滑方法。由Gause于2007年12月20日發(fā)表的標(biāo)題為“三金屬球作為干潤滑劑、濕潤滑劑、潤滑劑添加劑、潤滑劑涂層、抗腐蝕涂層及熱導(dǎo)材料”(“TrimetaspheresasDryLubricants,WetLubricants,LubricantAdditives,LubricantCoatings,Corrosion-ResistantCoatingsandThermally-ConductiveMaterials)的第2007/0292698號美國專利申請出版物(U.S.PatentApplicationPublicationN0.2007/029269)揭露,含坑金屬富勒烯巴基球代替在高溫時(shí)快速分解的普通碳富勒烯或“巴基球”，作為一種懸浮固體潤滑劑來使用。[0065]已經(jīng)假定，外部分離的“單納米巴基金剛石”(SNBDs)作為潤滑劑添加劑使用，然而這些分子天生難以從不可取的凝聚物分離，而所述分離卻是使這些分子在潤滑及其他應(yīng)用中變得有用的必需步驟-實(shí)例詳見由Ho博士編輯、由紐約“斯伯林格科學(xué)+商業(yè)媒體有限公司”的0sawa，E.撰著的《納米金剛石:其生物學(xué)應(yīng)用及納米醫(yī)藥》第I章的“單納米巴基金剛石顆粒、合成策略、特性測試方法及新興應(yīng)用”(Ho,D.(ed.),Nanodiamonds:ApplicationsinBiologyandNanoscaleMedicine,Ch.1,^Single-NanoBuckydiamondParticles,SynthesisStrategies,CharacterizationMethodologiesandEmergingApplications^,byOsawa,E.,SpringerScience+BusinessMedia,LLC,NewYork,2010)。[0066]以色列國尼斯錫安納市(NessZiona,Israel)的“納米材料有限公司”(NanoMaterials,Ltd.)已經(jīng)生產(chǎn)一系列含二硫化鶴納米粉末的潤滑劑。這些黑色的硫化鎢洋蔥結(jié)構(gòu)的目的在于填充表面粗糙實(shí)體以及脫落層，以充當(dāng)相互作用的金屬發(fā)動(dòng)機(jī)部件之間的一低摩擦相互作用屏蔽表面。[0067]美國伊利諾斯州朗伯德市(Lombard,Illinois)的“NanoLube有限公司”(NanoLube,Inc.)聲稱在DiamondLube?商標(biāo)名下生產(chǎn)非磨蝕碳納米球,這種非磨蝕碳納米球被引進(jìn)潤滑劑，以減少摩擦。所述DiamondLube?產(chǎn)品似乎是昂貴但普通的懸浮于輕型油中的富勒烯。[0068]德國柏林市(Berlin)的PlasmaChemGmbH公司在/\「)「)()"商標(biāo)名下銷售一種用于發(fā)動(dòng)機(jī)潤滑油的添加劑，據(jù)稱所述添加劑含有通過爆轟合成而形成的金剛石及石墨顆粒，能夠?qū)l(fā)動(dòng)機(jī)內(nèi)部的部件拋光到像鏡子般的光滑度。估計(jì)添加所述石墨到所述懸浮物中是為了減少所述納米顆粒的凝聚。[0069]爆轟納米金剛石是一種一般上通過三硝基甲苯與環(huán)三次甲基三硝基胺的一缺氧混合物的炸藥爆轟而形成的納米金剛石產(chǎn)物-實(shí)例詳見由Mochalin等人于《自然納米技術(shù)》期刊2012年第7卷第11-23頁發(fā)表的“納米金剛石的特性及應(yīng)用”(Mochalinetal.,“ThePropertiesandApplicationsofNanodiamonds，，，NatureNanotechnology,Vol.7,pp.11-23，2012)。上述方法所得的納米金剛石通常以5nm(納米)鉆石形顆粒的l_nm簇合物的形式存在，每個(gè)納米顆粒包括一帶有一層表面基團(tuán)的金剛石核。[0070]其他形成納米金剛石的方法使用非爆轟技術(shù)，比如金剛石微晶體的激光燒蝕、高能球研磨、碳化物的等離子體輔助化學(xué)氣相沉積、高壓釜合成、氯化、石墨的離子輻射、碳納米洋蔥電子輻射、以及超聲波氣蝕。這些方法所得的非爆轟納米金剛石在合成時(shí)有簇合的趨向，而且人們已經(jīng)投入很大的努力來開發(fā)將凝聚的納米金剛石產(chǎn)物干凈地分離的方法。[0071]這些減少摩擦的解決方案之中的大多數(shù)的共同要素以及目前本行業(yè)的技術(shù)現(xiàn)狀是使用彈性流體動(dòng)力潤滑(EHL)技術(shù)。彈性流體動(dòng)力潤滑(EHL)技術(shù)使用多種方法及材料來“應(yīng)付”機(jī)械系統(tǒng)的相互作用的金屬表面上的粗糙實(shí)體的問題，而不是消除或“解決”所述問題的根本原因-即所述粗糙實(shí)體本身。那些試圖處理粗糙實(shí)體的拋光及減少的方法及材料通過使用外部補(bǔ)充的納米金剛石磨料來應(yīng)付粗糙實(shí)體的問題，而這些外部補(bǔ)充的納米金剛石磨料必須是懸浮于用于防止它們凝聚成不可取的簇合物的材料中者。上述方法及材料中沒有任何方法或材料涉及從液態(tài)前體物原位形成有益的碳質(zhì)摩擦學(xué)顆?；蚍悄チ系募夹g(shù)或手段，而從液態(tài)前體物原位形成有益的碳質(zhì)摩擦學(xué)顆?；蚍悄チ系募夹g(shù)或手段卻恰是一種新穎的、處理目前本行業(yè)的技術(shù)現(xiàn)狀中存在的關(guān)于來自外部補(bǔ)充的納米金剛石潤滑劑磨料的不可取顆粒凝聚的問題的方法?！?br/>發(fā)明內(nèi)容】[0072]本發(fā)明涉及石墨烯、石墨烯衍生物及納米顆粒的簡易合成以及它們作為在摩擦學(xué)上有益的潤滑劑添加劑的用途。本發(fā)明的方法的產(chǎn)物有多個(gè)領(lǐng)域中的許多用途，這些領(lǐng)域包括但不限于摩擦學(xué)、納米技術(shù)、機(jī)械加工及加工工具、潤滑、金屬加工、鉆孔、采礦、油漆制造、防腐蝕涂層制造、巖石隧道挖掘、打槽、模具制作、光學(xué)鏡片制造、軍事工程、寶石切割及拋光、航空航天工程、汽車工程、高速鐵路、海事工程、醫(yī)學(xué)、核醫(yī)學(xué)、醫(yī)學(xué)影像學(xué)及診斷學(xué)、貨車運(yùn)輸、起重機(jī)及重設(shè)備制造、農(nóng)場設(shè)備制造、摩托單車制造、電機(jī)制作、電纜及電線制造、砂磨、核發(fā)電、太陽能發(fā)電、風(fēng)能發(fā)電、傳統(tǒng)式發(fā)電、水力發(fā)電、電子器件、集成電路技術(shù)、電池技術(shù)、拋光劑制造、鋼制造、金屬拋光以及金屬表面的化學(xué)硬化。[0073]本發(fā)明進(jìn)一步涉及包括一潤滑劑及至少一種添加劑的潤滑劑組合物，所述至少一種添加劑被選擇起一犧牲碳源的作用，所述犧牲碳源在正常操作的局部熱解條件下在摩擦學(xué)上有用的石墨碳結(jié)構(gòu)的原位形成中起作用。此外，本發(fā)明也揭露石墨碳、氧化石墨碳、還原氧化石墨碳及其他石墨碳衍生物結(jié)構(gòu)以及磨料納米顆粒的非原位合成方法。分離所述非原位合成產(chǎn)物的方法進(jìn)一步通過一“動(dòng)力爐”設(shè)備的使用揭示。[0074]此外，本發(fā)明特別有用，這是由于其涉及用于拋光、硬化及潤滑發(fā)動(dòng)機(jī)、增壓渦輪、渦輪、磁軌、滾道、輪、軸承、軸、傳動(dòng)系統(tǒng)、齒輪系統(tǒng)及其他使用機(jī)械加工的相互作用硬表面的物理和機(jī)械系統(tǒng)中的運(yùn)動(dòng)部件的潤滑劑組合物及方法。在一個(gè)實(shí)施例中，所述方法及潤滑劑組合物提供金屬相互作用表面中的無摩擦完美。[0075]在一個(gè)實(shí)施例中，本發(fā)明的潤滑劑組合物使所述發(fā)動(dòng)機(jī)、增壓渦輪或渦輪產(chǎn)生的有用功率及轉(zhuǎn)矩大于在以傳統(tǒng)潤滑劑潤滑時(shí)產(chǎn)生的有用功率及轉(zhuǎn)矩，這是由于通過所述潤滑劑組合物及方法的潤滑及拋光作用減少了摩擦。觀測到效率指標(biāo)(比如發(fā)動(dòng)機(jī)功率及轉(zhuǎn)矩)在所述潤滑劑組合物開始被引進(jìn)所述發(fā)動(dòng)機(jī)之后數(shù)日、數(shù)周以至數(shù)月的時(shí)段期間增加。在有些實(shí)施例中，此中揭示的方法及潤滑劑組合物的好處包括在被潤滑的移動(dòng)部件的所述表面上形成一摩擦邊界層的納米顆?；蚣{米薄片，而這樣的納米顆粒或納米薄片的作用在于積極消除來自所述金屬表面的氧化、包裹所述金屬表面以及在扮演減少摩擦的指定任務(wù)中有益地使用所述氧化分子。[0076]在醫(yī)學(xué)、核醫(yī)學(xué)、醫(yī)學(xué)影像學(xué)及診斷學(xué)方面而言，本發(fā)明產(chǎn)生高度惰性、安全及無窮小的載體，這些載體將放射性同位素、其他金屬離子或其他綁定到離子的治療劑遞送到體內(nèi)的不同位置，以進(jìn)行治療或提高磁成像或其他診斷成像的分辨率。此外，這些磁性或順磁性球狀體可以用于在一人工感應(yīng)強(qiáng)磁場(比如磁共振成像)中根除腫瘤及癌細(xì)胞，以促使所述球狀體激烈轉(zhuǎn)動(dòng)或振蕩，從而產(chǎn)生足以從內(nèi)部以熱的方法消除靶細(xì)胞或組織的熱量。[0077]在一個(gè)實(shí)施例中，本發(fā)明包括一種經(jīng)濟(jì)的、由一碳質(zhì)材料碳源形成石墨碳的脫水反應(yīng)或回流熱解的方法。所述方法可提升至工業(yè)生產(chǎn)規(guī)模。所述碳源以一食糖或其他含6碳環(huán)的結(jié)構(gòu)為優(yōu)選，雖然可以使其他碳質(zhì)材料經(jīng)受回流熱解、氧化/還原、不完全燃燒或酸脫水來形成所述石墨碳反應(yīng)物起始材料。在一個(gè)實(shí)施例中，石墨碳經(jīng)受以一液體溶劑進(jìn)行的回流，然后石墨烯/氧化石墨烯(GO)以懸浮于一蒸汽/水汽的納米視覺尺度或“納米尺度”結(jié)構(gòu)的形式散發(fā)。在一個(gè)實(shí)施例中，可以使一石墨碳源經(jīng)受一高壓液體或蒸汽的物理攻擊，以便在不需要熱解、脫水或氧化步驟的情況下產(chǎn)生機(jī)械剝離的石墨烯剝片。上述方法所得的石墨烯/氧化石墨烯剝片可以在蒸汽中傳播，并通過直接沉積到一與所散發(fā)的蒸汽物理接觸的固態(tài)基體上來收集，或通過將所述含顆粒的蒸汽施加到一用于促進(jìn)所述剝片“疏水自組”成為較大的石墨烯/氧化石墨烯剝片的水溶液或液體來收集。[0078]在一個(gè)實(shí)施例中，控制反應(yīng)環(huán)境以限制反應(yīng)室中的環(huán)境氧(O2)的量，阻止所述反應(yīng)物在加熱期間完全燃燒。在一個(gè)實(shí)施例中，所述反應(yīng)在存在一添加溶劑的情況下進(jìn)行。在一個(gè)實(shí)施例中，所產(chǎn)生的氧化石墨烯(GO)轉(zhuǎn)化為懸浮在一加熱或未加熱液態(tài)收集介質(zhì)中的還原氧化石墨烯(rGO)或石墨烯薄片。上述方法所得的還原氧化石墨烯或石墨烯薄片可以用于生產(chǎn)范圍廣泛的有用產(chǎn)物，包括但不限于保護(hù)涂層、低重/高強(qiáng)度的石墨烯增強(qiáng)復(fù)合材料、絲線及纖維。[0079]在一個(gè)實(shí)施例中，一碳質(zhì)起始材料經(jīng)受一脫水反應(yīng)或熱解以形成石墨碳。在一個(gè)實(shí)施例中，所述碳質(zhì)源含石墨。所述石墨碳在存在一溶劑的情況下經(jīng)受回流，使石墨烯/氧化石墨烯剝片或回流合成的多環(huán)芳烴(PAHs)在加熱時(shí)在一產(chǎn)生的蒸汽中散發(fā)。所述石墨烯/氧化石墨烯剝片或多環(huán)芳烴(PAHs)通過沉積到一與所散發(fā)的蒸汽物理接觸的固態(tài)基體上來收集，或通過將所述蒸汽施加到一供石墨烯/氧化石墨烯進(jìn)行疏水自組的水溶液池來收集。所述過程可擴(kuò)展為工業(yè)級規(guī)模。在有些實(shí)施例中，所產(chǎn)生的氧化石墨烯轉(zhuǎn)化為懸浮在一加熱或未加熱的液體介質(zhì)中的還原氧化石墨烯薄片。[0080]在一個(gè)實(shí)施例中，本發(fā)明涉及作為拋光劑使用的磨料納米顆粒的生產(chǎn)。根據(jù)這個(gè)實(shí)施例，可以通過添加一金屬氧化物或納米金剛石到所述反應(yīng)混合物來生成磨料納米顆粒。[0081]在一個(gè)實(shí)施例中，所獲得的石墨烯薄片可以用于生產(chǎn)多種不同的有用產(chǎn)物，包括但不限于低重/高強(qiáng)度的石墨烯增強(qiáng)復(fù)合材料。[0082]在一個(gè)實(shí)施例中，添加適合的添加劑到傳統(tǒng)潤滑劑可促進(jìn)在摩擦學(xué)上有用的含石墨碳納米顆粒或微米顆粒以在摩擦學(xué)上有效量原位形成。在一個(gè)實(shí)施例中，所述添加劑包括一帶有至少一個(gè)碳環(huán)的化學(xué)結(jié)構(gòu)。在一個(gè)實(shí)施例中，所述納米顆粒是磨料納米顆粒，所述磨料納米顆粒通過減少或消除粗糙實(shí)體，扮演將摩擦表面納米拋光到高光滑度的納米拋光劑的角色，從而減少磨損表面之間的摩擦。在一個(gè)實(shí)施例中，添加到所述潤滑劑的所述添加劑包括一形式的石墨碳，所述形式的石墨碳在所述添加劑被添加到所述潤滑劑之前非原位形成，以形成一潤滑劑組合物。[0083]在一個(gè)實(shí)施例中，添加到所述潤滑劑的所述添加劑包括一鐵復(fù)合材料分子。在一個(gè)實(shí)施例中，所述添加劑包括含碳的顆粒物質(zhì)的納米顆粒。在一個(gè)實(shí)施例中，所述添加劑在所述潤滑劑中溶解，以形成所述潤滑劑組合物。在一個(gè)實(shí)施例中，所述添加劑易與所述潤滑劑混合，以形成所述潤滑劑組合物。在一個(gè)實(shí)施例中，以一種或多種食糖或食糖類兩親性物為形式的一含碳前體物分子被用來提供所述潤滑劑組合物中的一食糖或食糖類組分，所述食糖或食糖類組分不容易凝結(jié)或阻塞所述系統(tǒng)的內(nèi)部組分。在一個(gè)實(shí)施例中，含環(huán)狀碳前體物被添加到已經(jīng)含有這樣的前體物、而且以目前市面上可獲得的溶液為形式的潤滑劑中。所述合成石墨碳并沒有改進(jìn)所述傳統(tǒng)基潤滑劑的內(nèi)在物理潤滑特性，但卻傳導(dǎo)及吸收熱量、在內(nèi)部部件上形成摩擦涂層及轉(zhuǎn)化為促進(jìn)所潤滑的系統(tǒng)的金屬表面的納米拋光并從而減少摩擦的納米磨料。[0084]在一個(gè)實(shí)施例中，通過使用一粘性比其他傳統(tǒng)潤滑劑的粘性為低的傳統(tǒng)潤滑劑來實(shí)現(xiàn)進(jìn)一步減少摩擦及提高效率。通過納米拋光而有效消除粗糙實(shí)體，消除了使用一般容易在高剪力下粘附粗糙實(shí)體的粘滯調(diào)配物的需要。所述磨損表面的光滑度也使得一發(fā)動(dòng)機(jī)可在其兩個(gè)磨損表面之間使用更薄的薄膜來潤滑(這是由于使用較低粘性的流體)，并在不損壞所述金屬部件的情況下運(yùn)轉(zhuǎn)。所述較低粘性的基液對移動(dòng)部件提供較少阻力，從而改進(jìn)所述潤滑系統(tǒng)及其潤滑的機(jī)械系統(tǒng)。[0085]在一個(gè)實(shí)施例中，所述方法通過所述循環(huán)的潤滑劑組合物，遞送及提供一減摩薄膜或涂層給內(nèi)部機(jī)械系統(tǒng)部件，又同時(shí)利用自然產(chǎn)生的發(fā)動(dòng)機(jī)燃燒產(chǎn)物來生成一薄膜或涂層。在其他實(shí)施例中，所述方法單獨(dú)通過所述循環(huán)的潤滑劑，遞送及提供一減摩薄膜或涂層。[0086]在一個(gè)實(shí)施例中，所述潤滑劑組合物改進(jìn)發(fā)動(dòng)機(jī)、增壓渦輪、渦輪、齒輪或其他構(gòu)件或系統(tǒng)性能。在一個(gè)實(shí)施例中，所述潤滑劑組合物為汽車及航空航天潤滑油組合物及應(yīng)用提供在摩擦學(xué)上減摩的薄膜及涂層，包括齒輪、軸承或軸頸系統(tǒng)的潤滑。在有些實(shí)施例中，所述潤滑劑組合物在系統(tǒng)操作期間對所述系統(tǒng)進(jìn)行潤滑之時(shí)，通過長時(shí)間將摩擦表面微拋光到一較低粗糙度，從而減少所述摩擦表面之間的摩擦。[0087]在一個(gè)實(shí)施例中，所述潤滑劑組合物與自然產(chǎn)生的燃燒產(chǎn)物及化學(xué)反應(yīng)的副產(chǎn)物結(jié)合，為汽車及航空航天機(jī)械部件的摩擦表面提供在摩擦學(xué)上減摩的薄膜及涂層。在一個(gè)實(shí)施例中，所述潤滑劑組合物中的添加劑通過化學(xué)反應(yīng)相互結(jié)合，為汽車及航空航天機(jī)械部件的摩擦表面提供在摩擦學(xué)上減摩的薄膜及涂層。[0088]在一個(gè)實(shí)施例中，本發(fā)明包括一合成石墨烯的方法，所述合成方法包括回流一包括至少一種溶劑及至少一種碳質(zhì)材料的反應(yīng)混合物(所述碳質(zhì)材料在其完全燃燒被抑制的條件下促進(jìn)多環(huán)芳烴(PAH)形成)；收集由所述反應(yīng)混合物的所述回流產(chǎn)生的蒸汽；將所述蒸汽引導(dǎo)到一基體，于是石墨烯沉積在所述基體的表面上；以及從所述基體的表面重新獲得石墨稀。[0089]在一個(gè)實(shí)施例中，本發(fā)明包括一生產(chǎn)氧化石墨烯的方法，所述方法包括:回流一反應(yīng)混合物，所述反應(yīng)混合物包括至少一種溶劑、至少一種氧化劑及至少一種化合物，所述至少一種化合物在阻止所述碳源完全燃燒成為二氧化碳或一氧化碳的條件下促進(jìn)多環(huán)芳烴(PAH)形成；收集由所述反應(yīng)混合物的所述回流產(chǎn)生的蒸汽；將所述蒸汽引導(dǎo)到一基體，于是氧化石墨烯沉積在所述基體的表面上；以及從所述基體的表面重新獲得氧化石墨烯。[0090]一種潤滑劑組合物，所述潤滑劑組合物包括一基潤滑劑及至少一種含碳添加劑，所述含碳添加劑在局部熱解條件下形成在摩擦學(xué)上有效量的至少一個(gè)含石墨碳結(jié)構(gòu)。[0091]在一個(gè)實(shí)施例中，本發(fā)明包括一潤滑劑組合物，所述潤滑劑組合物包括一基潤滑劑及石墨烯，其中所述石墨烯在與所述基潤滑劑結(jié)合之前已經(jīng)形成。[0092]在一個(gè)實(shí)施例中，本發(fā)明包括一潤滑劑組合物，所述潤滑劑組合物包括一基潤滑劑及一種或多種巴基金剛石，其中至少一些所述巴基金剛石包括鐵或一含鐵分子。[0093]在一個(gè)實(shí)施例中，本發(fā)明包括一種用于潤滑一機(jī)械系統(tǒng)的方法，所述系統(tǒng)包括至少一個(gè)帶有粗糙實(shí)體的內(nèi)部摩擦表面，所述方法包括運(yùn)轉(zhuǎn)帶有包括一納米拋光劑的一潤滑劑組合物的所述機(jī)械系統(tǒng)，以使所述粗糙實(shí)體從所述內(nèi)部摩擦表面消除，其中所述潤滑劑組合物包括至少一種在局部熱解條件下在所述系統(tǒng)中原位形成的含碳添加劑，至少一種納米拋光劑。[0094]在一個(gè)實(shí)施例中，本發(fā)明包括一摩擦涂層，所述摩擦涂層包括氧化石墨烯。[0095]在一個(gè)實(shí)施例中，本發(fā)明包括一潤滑劑組合物，所述潤滑劑組合物包括一基潤滑劑及至少一種含碳添加劑，所述含碳添加劑在局部熱解條件下形成一在摩擦學(xué)上有效量的氧化石墨烯。[0096]在一個(gè)實(shí)施例中，本發(fā)明包括一潤滑劑組合物，所述潤滑劑組合物包括一基潤滑劑及至少一種含碳添加劑，所述含碳添加劑在局部熱解條件下形成`一在摩擦學(xué)上有效量的還原氧化石墨烯。[0097]在一個(gè)實(shí)施例中，本發(fā)明包括一種合成多種表面石墨化磨料納米顆粒的方法，所述方法包括:回流一反應(yīng)混合物，所述反應(yīng)混合物包括至少一種溶劑、至少一種金屬氧化物及至少一種化合物，所述至少一種化合物促進(jìn)多環(huán)芳烴(PAH)形成，以形成至少一種表面石墨化磨料納米顆粒；以及從所述反應(yīng)混合物收集所述表面石墨化磨料納米顆粒。[0098]在一個(gè)實(shí)施例中，本發(fā)明包括在藥物遞送劑、醫(yī)學(xué)成像造影劑、金屬假體器件、拋光劑及由所述拋光劑拋光的金屬假體器件和鋼器件、清潔劑制劑以及包括表面石墨化磨料納米顆粒的宏觀固態(tài)材料中使用石墨烯的方法。[0099]在一個(gè)實(shí)施例中，本發(fā)明包括一種納米顆粒,所述納米顆粒包括一核,所述核包括至少一個(gè)金屬原子及在所述核周圍的一表面石墨化外殼。在一個(gè)實(shí)施例中，所述表面石墨化外殼包括一富勒烯碳外殼。[0100]在一個(gè)實(shí)施例中，本發(fā)明包括一微米顆粒聚團(tuán)，所述微米顆粒聚團(tuán)包括至少一種納米顆粒，其中所述納米顆粒包括一核，所述核包括至少一個(gè)金屬原子及在所述核周圍的一表面石墨化外殼，以及與所述納米顆粒有關(guān)的至少一個(gè)石墨碳結(jié)構(gòu)。在一個(gè)實(shí)施例中，所述表面石墨化外殼包括一富勒烯碳外殼，而所述石墨結(jié)構(gòu)包括石墨烯及/或其衍生物。[0101]在一個(gè)實(shí)施例中，本發(fā)明包括一潤滑劑組合物，所述潤滑劑組合物包括一基潤滑劑及在摩擦學(xué)上有效量的多種納米顆粒，所述多種納米顆粒包括一核，所述核包括至少一個(gè)金屬原子及在所述核周圍的一表面石墨化外殼。在一個(gè)實(shí)施例中，所述表面石墨化外殼包括一富勒烯碳外殼。[0102]在一個(gè)實(shí)施例中，本發(fā)明包括供添加到一基潤滑劑的一添加劑制劑，所述添加劑制劑包括一基溶劑及一有效量的至少一種含碳添加劑，其中所述含碳添加劑在局部熱解發(fā)生時(shí)形成一在摩擦學(xué)上有效量的至少一個(gè)含石墨碳結(jié)構(gòu)。[0103]在一個(gè)實(shí)施例中，本發(fā)明包括一施加到一材料的一表面的涂層，所述涂層包括至少一種納米顆粒，所述納米顆粒包括一核，所述核包括至少一個(gè)金屬原子及在所述核周圍的一表面石墨化外殼。在一個(gè)實(shí)施例中，所述表面石墨化外殼包括一富勒烯碳外殼。[0104]在一個(gè)實(shí)施例中，本發(fā)明包括一復(fù)合材料,所述復(fù)合材料包括一基體材料及至少一種分散在所述基體材料的納米顆粒，所述納米顆粒包括一核，所述核包括至少一個(gè)金屬原子及在所述核周圍的一表面石墨化外殼。在一個(gè)實(shí)施例中，所述表面石墨化外殼包括一富勒烯碳外殼。[0105]在一個(gè)實(shí)施例中，本發(fā)明包括一復(fù)合材料，所述復(fù)合材料包括以一包括石墨烯的溶液來涂層的材料，其中所述包括石墨烯的溶液通過一過程制成，所述過程包括:回流一反應(yīng)混合物，所述反應(yīng)混合物包括至少一種溶劑及至少一種化合物，所述至少一種化合物在阻止所述碳源完全燃燒成為二氧化碳或一氧化碳的條件下促進(jìn)多環(huán)芳烴(PAH)形成；以及將所述反應(yīng)混合物施加到一復(fù)合材料的表面。[0106]在一個(gè)實(shí)施例中，本發(fā)明包括一復(fù)合材料，所述復(fù)合材料包括以一包括石墨烯的溶液來涂層的纖維，其中所述包括石墨烯的溶液通過一過程制成，所述過程包括:回流一反應(yīng)混合物，所述反應(yīng)混合物包括至少一種溶劑及至少一種化合物，所述至少一種化合物在阻止所述碳源完全燃燒成為二氧化碳或一氧化碳的條件下促進(jìn)多環(huán)芳烴(PAH)形成；以及將所述反應(yīng)混合物施加到所述包括一復(fù)合材料的所述纖維的表面。[0107]在一個(gè)實(shí)施例中，本發(fā)明包括一復(fù)合材料，所述復(fù)合材料包括以一包括石墨烯的溶液來涂層的一纖維網(wǎng)，其中所述包括石墨烯的溶液通過一過程制成，所述過程包括:回流一反應(yīng)混合物,所述反應(yīng)混合物包括至少一種溶劑及至少一種化合物,所述至少一種化合物在阻止所述碳源完全燃燒成為二氧化碳或一氧化碳的條件下促進(jìn)多環(huán)芳烴(PAH)形成；以及將所述反應(yīng)混合物施加到所述包括一復(fù)合材料的所述纖維網(wǎng)的表面。[0108]在一個(gè)實(shí)施例中，本發(fā)明包括一混凝土混合料，所述混凝土混合料以一包括石墨烯及其衍生物的溶液混合，其中所述包括石墨烯及其衍生物的溶液通過一過程制成，所述過程包括:回流一反應(yīng)混合物，所述反應(yīng)混合物包括至少一種溶劑及至少一種化合物，所述至少一種化合物在阻止所述碳源完全燃燒成為二氧化碳或一氧化碳的條件下促進(jìn)多環(huán)芳烴(PAH)形成；以及將所述反應(yīng)混合物與所述混凝土混合料混合。[0109]在一個(gè)實(shí)施例中，本發(fā)明包括一浙青混合料，所述浙青混合料以一包括石墨烯及其衍生物的溶液混合，其中所述包括石墨烯及其衍生物的溶液通過一過程制成，所述過程包括:回流一反應(yīng)混合物，所述反應(yīng)混合物包括至少一種溶劑及至少一種化合物，所述至少一種化合物在阻止所述碳源完全燃燒成為二氧化碳或一氧化碳的條件下促進(jìn)多環(huán)芳烴(PAH)形成；以及將所述反應(yīng)混合物與所述浙青混合料混合。[0110]在一個(gè)實(shí)施例中，本發(fā)明包括玻璃纖維，所述玻璃纖維以一包括石墨烯及其衍生物的溶液涂層，其中所述包括石墨烯及其衍生物的溶液通過一過程制成，所述過程包括:回流一反應(yīng)混合物，所述反應(yīng)混合物包括至少一種溶劑及至少一種化合物，所述至少一種化合物在阻止所述碳源完全燃燒成為二氧化碳或一氧化碳的條件下促進(jìn)多環(huán)芳烴(PAH)形成；以及將所述反應(yīng)混合物施加到所述玻璃纖維的表面。[0111]在一個(gè)實(shí)施例中，本發(fā)明包括一塑料，所述塑料以一包括石墨烯及其衍生物的溶液涂層，其中所述包括石墨烯及其衍生物的溶液通過一過程制成，所述過程包括:回流一反應(yīng)混合物，所述反應(yīng)混合物包括至少一種溶劑及至少一種化合物，所述至少一種化合物在阻止所述碳源完全燃燒成為二氧化碳或一氧化碳的條件下促進(jìn)多環(huán)芳烴(PAH)形成；以及將所述反應(yīng)混合物施加到所述塑料的表面。[0112]在一個(gè)實(shí)施例中，本發(fā)明包括一聚合物混合料，所述聚合物混合料配置成用于制備與一包括石墨烯及其衍生物的溶液混合的一塑料，其中所述包括石墨烯及其衍生物的溶液通過一過程制成，所述過程包括:回流一反應(yīng)混合物，所述反應(yīng)混合物包括至少一種溶劑及至少一種化合物，所述至少一種化合物在阻止所述碳源完全燃燒成為二氧化碳或一氧化碳的條件下促進(jìn)多環(huán)芳烴(PAH)形成；以及將所述反應(yīng)混合物與配置成用于制備一塑料的所述聚合物混合料混合。[0113]在一個(gè)實(shí)施例中，本發(fā)明包括石墨，所述石墨以一包括石墨烯及其衍生物的溶液涂層，其中所述包括石墨烯及其衍生物的溶液通過一過程制成，所述過程包括:回流一反應(yīng)混合物，所述反應(yīng)混合物包括至少一種溶劑及至少一種化合物，所述至少一種化合物在阻止所述碳源完全燃燒成為二氧化碳或一氧化碳的條件下促進(jìn)多環(huán)芳烴(PAH)形成；以及以所述反應(yīng)混合物來涂層所述石墨。[0114]在一個(gè)實(shí)施例中，本發(fā)明包括電線或電纜，所述電線或電纜以一包括石墨烯及其衍生物的溶液涂層，其中所述包括石墨烯及其衍生物的溶液通過一過程制成，所述過程包括:回流一反應(yīng)混合物，所述反應(yīng)混合物包括至少一種溶劑及至少一種化合物，所述至少一種化合物在阻止所述碳源完全燃燒成為二氧化碳或一氧化碳的條件下促進(jìn)多環(huán)芳烴(PAH)形成；以及以所述反應(yīng)混合物來涂層所述電線或電纜。[0115]在一個(gè)實(shí)施例中，本發(fā)明包括一種合成納米鋼的方法，所述方法包括:回流一反應(yīng)混合物，所述反應(yīng)混合物包括至少一種溶劑、至少一種金屬氧化物`及至少一種化合物，所述至少一種化合物促進(jìn)多環(huán)芳烴(PAH)形成，以形成至少一種表面石墨化磨料納米顆粒；收集由含有所述表面石墨化磨料納米顆粒的所述反應(yīng)混合物的所述回流產(chǎn)生的一蒸汽；以及使所收集的蒸汽經(jīng)受退火處理。[0116]在一個(gè)實(shí)施例中，本發(fā)明包括一種收集石墨烯的方法，所述方法包括:回流一反應(yīng)混合物，所述反應(yīng)混合物包括至少一種溶劑及至少一種化合物，所述至少一種化合物促進(jìn)多環(huán)芳烴(PAH)形成；以及收集由所述反應(yīng)混合物的所述回流產(chǎn)生的一蒸汽。[0117]在一個(gè)實(shí)施例中，本發(fā)明包括一種收集石墨烯衍生物的方法，所述方法包括:回流一反應(yīng)混合物,所述反應(yīng)混合物包括至少一種溶劑及至少一種化合物,所述至少一種化合物促進(jìn)多環(huán)芳烴(PAH)形成；以及收集由所述反應(yīng)混合物的所述回流產(chǎn)生的一蒸汽。[0118]在一個(gè)實(shí)施例中，本發(fā)明包括一收集組合件，所述收集組合件配置成用于收集由包括至少一種溶劑及至少一種促進(jìn)多環(huán)芳烴(PAH)形成的化合物的一反應(yīng)混合物的回流產(chǎn)生的所述蒸汽。[0119]在一個(gè)實(shí)施例中，本發(fā)明包括一疏水自組，所述疏水自組配置成自組由包括至少一種溶劑及至少一種促進(jìn)多環(huán)芳烴(PAH)形成的化合物的一反應(yīng)混合物的回流產(chǎn)生的所述蒸汽的石墨烯及其衍生物。[0120]在一個(gè)實(shí)施例中，本發(fā)明包括一種疏水自組石墨烯的方法，所述方法包括:回流一反應(yīng)混合物，所述反應(yīng)混合物包括至少一種溶劑及至少一種碳質(zhì)材料，所述至少一種碳質(zhì)材料在其完全燃燒被抑制的條件下促進(jìn)多環(huán)芳烴(PAH)形成；收集由所述反應(yīng)混合物的所述回流產(chǎn)生的蒸汽；將所述蒸汽引導(dǎo)到一水基體，于是石墨烯在所述水基體的表面上沉積；以及從所述水基體的表面重新獲得石墨烯。[0121]在一個(gè)實(shí)施例中，本發(fā)明包括一種生產(chǎn)石墨烯的方法，所述方法包括:回流一反應(yīng)混合物，所述反應(yīng)混合物包括至少一種溶劑及至少一種碳質(zhì)材料，所述至少一種碳質(zhì)材料在其完全燃燒被抑制的條件下促進(jìn)多環(huán)芳烴(PAH)形成；收集由所述反應(yīng)混合物的所述回流產(chǎn)生的蒸汽；將所述蒸汽引導(dǎo)到一基體，于是石墨烯在所述基體的表面上沉積；以及從所述基體的表面重新獲得石墨稀。[0122]在一個(gè)實(shí)施例中，本發(fā)明包括一種潤滑一機(jī)械系統(tǒng)的方法，所述方法包括:以一潤滑劑組合物運(yùn)轉(zhuǎn)所述機(jī)械系統(tǒng)，所述潤滑劑組合物包括一有效量的至少一種含碳添加劑，所述至少一種含碳添加劑在所述機(jī)械系統(tǒng)運(yùn)轉(zhuǎn)期間促進(jìn)一在摩擦學(xué)上有效量的至少一種在摩擦學(xué)上有用的含石墨碳結(jié)構(gòu)的原位化學(xué)形成。[0123]在一個(gè)實(shí)施例中，本發(fā)明包括一種提高一發(fā)動(dòng)機(jī)的效率的方法，所述方法包括:以一潤滑劑組合物運(yùn)轉(zhuǎn)所述發(fā)動(dòng)機(jī)，所述潤滑劑組合物包括一有效量的至少一種含碳添加劑，所述至少一種含碳添加劑在所述發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)期間促進(jìn)在摩擦學(xué)上有效量的至少一種在摩擦學(xué)上有用的含石墨碳結(jié)構(gòu)的原位化學(xué)形成。[0124]在一個(gè)實(shí)施例中，本發(fā)明包括一種減少一發(fā)動(dòng)機(jī)的負(fù)馬力的方法，所述方法包括:以一潤滑劑組合物運(yùn)轉(zhuǎn)所述發(fā)動(dòng)機(jī)，所述潤滑劑組合物包括一有效量的至少一種含碳添加劑，所述至少一種含碳添加劑在所述發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)期間促進(jìn)在摩擦學(xué)上有效量的至少一種在摩擦學(xué)上有用的含石墨碳結(jié)構(gòu)的原位化學(xué)形成。[0125]在一個(gè)實(shí)施例中，本發(fā)明包括一種減少一發(fā)動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)矩的方法，所述方法包括:以一潤滑劑組合物運(yùn)轉(zhuǎn)所述發(fā)動(dòng)機(jī)，所述潤滑劑組合物包括一有效量的至少一種含碳添加劑，所述至少一種含碳添加劑在所述發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)期間促進(jìn)一在摩擦學(xué)上有效量的至少一種在摩擦學(xué)上有用的含石墨碳結(jié)構(gòu)的原位化學(xué)形成。[0126]在一個(gè)實(shí)施例中，本發(fā)明包括一種生產(chǎn)一摩擦樹脂、薄膜、涂層或亮漆的方法，所述方法包括:回流一反應(yīng)混合物，所述反應(yīng)混合物包括至少一種溶劑及至少一種碳質(zhì)材料，所述至少一種碳質(zhì)材料在其完全燃燒被抑制的條件下促進(jìn)多環(huán)芳烴(PAH)形成；以及在應(yīng)用所述樹脂、薄膜、涂層或亮漆或所述樹脂、薄膜、涂層或亮漆凝固之前，將所述反應(yīng)混合物與所述樹脂、薄膜、涂層或亮漆混合。[0127]在一個(gè)實(shí)施例中，本發(fā)明包括一動(dòng)力爐，所述動(dòng)力爐配置成用于表面石墨化磨料納米顆粒的生產(chǎn)，所述生產(chǎn)包括:回流一反應(yīng)混合物，所述反應(yīng)混合物包括至少一種溶劑、至少一種金屬氧化物及至少一種化合物，所述至少一種化合物促進(jìn)多環(huán)芳烴(PAH)形成，以形成至少一種表面石墨化磨料納米顆粒；收集由含有所述表面石墨化磨料納米顆粒的所述反應(yīng)混合物的所述回流產(chǎn)生的一蒸汽，然后使所收集的蒸汽經(jīng)受一高剪力環(huán)境，所述高剪力環(huán)境包括高速旋轉(zhuǎn)、高頻振蕩或振動(dòng)、流體動(dòng)力擠壓、與一個(gè)或多個(gè)移動(dòng)部件摩擦碰撞、高速攪拌或它們的任何組合；以及收集所述表面石墨化磨料納米顆粒。在一個(gè)實(shí)施例中，所述動(dòng)力爐進(jìn)一步包括一表面形貌學(xué)形狀特征，所述表面形貌學(xué)形狀特征包括尾翅、桿、凸塊、凹穴、孔、粗糙實(shí)體、隧孔及它們的任何組合?！緦＠綀D】【附圖說明】[0128]本發(fā)明將參照下列附圖描述，附圖中類似元件以類似數(shù)字代表。[0129]圖1A及IB分別顯示本發(fā)明一實(shí)施例中石墨烯/氧化石墨烯及表面石墨化磨料納米顆粒(SGAN)制備步驟的示意圖。[0130]圖2A顯示本發(fā)明一實(shí)施例中從一碳質(zhì)或石墨起始材料形成一石墨烯/氧化石墨烯增強(qiáng)/涂層基體的流程圖。[0131]圖2B顯示本發(fā)明一實(shí)施例中從一石墨烯/氧化石墨烯剝片蒸汽形成一石墨烯/氧化石墨烯薄膜涂層基體的流程圖。[0132]圖3顯示本發(fā)明一實(shí)施例中石墨烯/氧化石墨烯/表面石墨化磨料納米顆粒(SGAN)合成及收集系統(tǒng)的不意圖。[0133]圖4顯不本發(fā)明一實(shí)施例中以一第一蒸汽沉積方法涂層的一掃描電子顯微鏡柱樣(SEMstub)上的一表面石墨化磨料納米顆粒(SGAN)球狀體的一取樣區(qū)的一掃描電子顯微鏡(SEM)圖像。[0134]圖5A顯不本發(fā)明一實(shí)施例中的所述掃描電子顯微鏡柱樣(SEMstub)上的一表面石墨化磨料納米顆粒(SGAN)球狀體的一第一取樣區(qū)的一掃描電子顯微鏡(SEM)圖像。[0135]圖5B顯示圖5A的表面石墨化磨料納米顆粒(SGAN)球狀體的一第二取樣區(qū)。[0136]圖5C顯示圖5A的表面石墨化磨料納米顆粒(SGAN)球狀體的一第三取樣區(qū)。[0137]圖6顯不本發(fā)明一實(shí)施例中所述掃描電子顯微鏡柱樣(SEMstub)上的一晶體結(jié)構(gòu)的一取樣區(qū)的一掃描電子顯微鏡(SEM)圖像。[0138]圖7顯示本發(fā)明一實(shí)施例中一含納米鋼的表面石墨化磨料納米顆粒(SGAN)球狀體的一掃描電子顯微鏡(SEM)圖像。[0139]圖8顯不本發(fā)明一實(shí)施例中以一第二蒸汽沉積方法涂層的一掃描電子顯微鏡柱樣(SEMstub)上的一表面石墨化磨料納米顆粒(SGAN)球狀體的一取樣區(qū)的一掃描電子顯微鏡(SEM)圖像。[0140]圖9顯示所述掃描電子顯微鏡柱樣(SEMstub)上的另一表面石墨化磨料納米顆粒(SGAN)球狀體的一掃描電子顯微鏡(SEM)圖像。[0141]圖10顯示所述掃描電子顯微鏡柱樣(SEMstub)上帶有許多表面石墨化磨料納米顆粒(SGAN)球狀體的區(qū)域的一掃描電子顯微鏡(SEM)圖像。[0142]圖11顯不所述掃描電子顯微鏡柱樣(SEMstub)的一金/鈕!涂層區(qū)域的一掃描電子顯微鏡(SEM)圖像。[0143]圖12顯不本發(fā)明一實(shí)施例中一碳透射電子顯微鏡(TEM)網(wǎng)格上的一石墨烯產(chǎn)物的一第一區(qū)域的一透射電子顯微鏡(TEM)圖像。[0144]圖13顯示圖12的所述石墨烯產(chǎn)物的一第二區(qū)域的一透射電子顯微鏡(TEM)圖像。[0145]圖14顯示圖12的所述石墨烯產(chǎn)物的一第三區(qū)域的一透射電子顯微鏡(TEM)圖像。[0146]圖15顯示圖12的所述石墨烯產(chǎn)物的一第四區(qū)域的一透射電子顯微鏡(TEM)圖像。[0147]圖16顯示圖12的所述石墨烯產(chǎn)物的一第五區(qū)域的一透射電子顯微鏡(TEM)圖像。[0148]圖17顯示圖12的所述石墨烯產(chǎn)物的一第六區(qū)域的一透射電子顯微鏡(TEM)圖像。[0149]圖18顯不本發(fā)明一實(shí)施例中一銅透射電子顯微鏡(TEM)網(wǎng)格上的一石墨烯產(chǎn)物的一區(qū)域的一透射電子顯微鏡(TEM)圖像。[0150]圖19顯示本發(fā)明一實(shí)施例中一銅透射電子顯微鏡(TEM)網(wǎng)格上的另一石墨烯產(chǎn)物的一區(qū)域的一透射電子顯微鏡(TEM)圖像。[0151]圖20顯不本發(fā)明一實(shí)施例中一機(jī)械加工不銹鋼凸輪從動(dòng)件一無磨損表面在暴露于一潤滑劑組合物之后的表面粗糙度測量結(jié)果。[0152]圖21顯不本發(fā)明一實(shí)施例中一機(jī)械加工不銹鋼凸輪從動(dòng)件一磨損表面在暴露于一潤滑劑組合物之后的表面粗糙度測量結(jié)果。[0153]圖22顯示本發(fā)明一實(shí)施例中一凸輪從動(dòng)件定位環(huán)的一無磨損表面的一第一部分在暴露于一潤滑劑組合物之后的一掃描電子顯微鏡(SEM)圖像。[0154]圖23顯示所述凸輪從動(dòng)件定位環(huán)的所述無磨損表面的一第二部分的一掃描電子顯微鏡(SEM)圖像。[0155]圖24顯示所述凸輪從動(dòng)件定位環(huán)的所述無磨損表面的一第三部分的一掃描電子顯微鏡(SEM)圖像。[0156]圖25顯示所述凸輪從動(dòng)件定位環(huán)的所述無磨損表面的一第四部分的一掃描電子顯微鏡(SEM)圖像。[0157]圖26顯示所述凸輪從動(dòng)件定位環(huán)的所述無磨損表面的一第五部分的一掃描電子顯微鏡(SEM)電子顯微照片。[0158]圖27顯示所述凸輪從動(dòng)件定位環(huán)的所述無磨損表面的一第六部分的一掃描電子顯微鏡(SEM)圖像。[0159]圖28顯示所述凸輪從動(dòng)件定位環(huán)的所述無磨損表面的一第七部分的一掃描電子顯微鏡(SEM)圖像。[0160]圖29顯示所述凸輪從動(dòng)件定位環(huán)的所述無磨損表面的一第八部分的一掃描電子顯微鏡(SEM)圖像。[0161]圖30顯示所述凸輪從動(dòng)件定位環(huán)的所述無磨損表面的一第九部分的一掃描電子顯微鏡(SEM)圖像。[0162]圖31顯示所述凸輪從動(dòng)件定位環(huán)的所述無磨損表面的一第十部分的一掃描電子顯微鏡(SEM)圖像。[0163]圖32顯示所述凸輪從動(dòng)件定位環(huán)的所述無磨損表面的一第十一部分的一掃描電子顯微鏡（SEM)圖像。[0164]圖33顯示圖32的左邊的所述晶體結(jié)構(gòu)的一第一特寫鏡頭的一掃描電子顯微鏡(SEM)圖像。[0165]圖34顯示所述凸輪從動(dòng)件定位環(huán)的所述無磨損表面的一第十二部分的一掃描電子顯微鏡（SEM)圖像。[0166]圖35顯示圖32的左邊的所述晶體結(jié)構(gòu)的一掃描電子顯微鏡（SEM)圖像。[0167]圖36顯示圖32的左邊的所述晶體結(jié)構(gòu)的一第二特寫鏡頭的一掃描電子顯微鏡(SEM)圖像。[0168]圖37顯示所述凸輪從動(dòng)件定位環(huán)的所述無磨損表面的一第十三部分的一掃描電子顯微鏡（SEM)圖像。[0169]圖38A顯示所述凸輪從動(dòng)件定位環(huán)的所述無磨損表面上的一球狀體的一第一取樣區(qū)的一掃描電子顯微鏡（SEM)圖像。[0170]圖38B顯示圖38A的所述表面石墨化磨料納米顆粒（SGAN)球狀體的一第二取樣區(qū)。[0171]圖38C顯示圖38A的所述表面石墨化磨料納米顆粒（SGAN)球狀體的一第三取樣區(qū)。[0172]圖39A顯示圖35的所述晶體結(jié)構(gòu)的一第一取樣區(qū)。[0173]圖39B顯示圖35的所述晶體結(jié)構(gòu)的一第二取樣區(qū)。[0174]圖39C顯示圖35的所述晶體結(jié)構(gòu)的一第三取樣區(qū)。[0175]圖39D顯示圖35的所述晶體結(jié)構(gòu)的一第四取樣區(qū)。[0176]圖39E顯示圖35的所述晶體結(jié)構(gòu)的一第五取樣區(qū)。[0177]圖39F顯示圖35的所述晶體結(jié)構(gòu)的一第六取樣區(qū)。[0178]圖39G顯示圖35的所述晶體結(jié)構(gòu)的一第七取樣區(qū)。[0179]圖40A顯示所述凸輪從動(dòng)件定位環(huán)的所述無磨損表面上的另一球狀體的一第一取樣區(qū)。[0180]圖40B顯示圖40A的所述表面石墨化磨料納米顆粒（SGAN)球狀體的一第二取樣區(qū)。[0181]圖40C顯示圖40A的所述表面石墨化磨料納米顆粒（SGAN)球狀體的一第三取樣區(qū)。[0182]圖41顯示所述凸輪從動(dòng)件定位環(huán)的所述無磨損表面上的另一球狀體的一取樣區(qū)的一掃描電子顯微鏡（SEM)圖像。[0183]圖42顯示來自所述凸輪從動(dòng)件的所述表面上的材料的一第一透射電子顯微鏡(TEM)圖像。[0184]圖43顯示來自所述凸輪從動(dòng)件的所述表面上的材料的一第二透射電子顯微鏡(TEM)圖像。[0185]圖44顯示來自所述凸輪從動(dòng)件的所述表面上的材料的一第三透射電子顯微鏡(TEM)圖像。[0186]圖45顯示來自所述凸輪從動(dòng)件的所述表面上的材料的一第四透射電子顯微鏡(TEM)圖像。[0187]圖46顯示來自所述凸輪從動(dòng)件的所述表面上的材料的一第五透射電子顯微鏡(TEM)圖像。[0188]圖47顯示來自所述凸輪從動(dòng)件的所述表面上的材料的一第六透射電子顯微鏡(TEM)圖像。[0189]圖48顯示來自所述凸輪從動(dòng)件的所述表面上的材料的一第七透射電子顯微鏡(TEM)圖像。[0190]圖49A顯示來自所述凸輪從動(dòng)件的所述表面上的材料的一第八透射電子顯微鏡(TEM)圖像。[0191]圖49B顯示圖49A的所述圖像的一左上部分的一放大圖。[0192]【
發(fā)明內(nèi)容】[0193]本發(fā)明涉及石墨烯、石墨烯衍生物及納米顆粒的簡易合成以及它們作為在摩擦學(xué)上有益的潤滑劑添加劑的用途。本發(fā)明的方法的產(chǎn)物有許多用途，這些領(lǐng)域包括但不限于用于復(fù)合體增強(qiáng)的分子水平涂層、隔熱、彈道晶體管、集成電路、增強(qiáng)纖維及電纜以及納米拋光劑。[0194]本文中使用的“環(huán)狀”一詞用來描述任何帶有至少一個(gè)五元環(huán)或更多元的環(huán)的分子，而構(gòu)成所述環(huán)的原子中有至少一半的原子是碳原子。所述環(huán)可以是芳族或非芳族。[0195]本文中使用的“在摩擦學(xué)上有效量的”一詞用來指添加到一被潤滑系統(tǒng)的、在摩擦學(xué)上足以對這樣的被潤滑系統(tǒng)有益的任何數(shù)量的添加劑或多數(shù)量的多種添加劑。[0196]本文中使用的“在摩擦學(xué)上有益的”一詞用來指任何在一機(jī)械系統(tǒng)中形成、存在或使用并減少所述機(jī)械系統(tǒng)中的摩擦的添加劑。[0197]本文中使用的“摩擦劑”指的是在一機(jī)械系統(tǒng)中形成、存在或使用并可測定程度地減少所述機(jī)械系統(tǒng)中的摩擦的一種分子。[0198]本文中使用的“巴基金剛石”(Bucky-diamond)或“納米巴基金剛石”(nano-Bucky-diamond)指的是任何帶有一可能包括多個(gè)非碳雜環(huán)原子的納米金剛石核及一在所述核周圍形成的富勒烯碳?xì)さ募{米顆粒。[0199]本文中使用的表面石墨化磨料納米顆粒(SGAN)指的是任何包括至少一個(gè)由一主要包括碳的外殼包絡(luò)的納米尺度顆粒。[0200]本文中使用的“球狀體”指的是一形狀基本上像一球體但不一定是完美的圓形的顆粒。[0201]本文中使用的“基體材料”指的是任何在一種或多種材料的復(fù)合材料中形成一連續(xù)相的材料。[0202]本文中使用的“尖晶石型結(jié)構(gòu)”指的是任何化學(xué)通式為A2+B23+042_的立方礦物晶體，其氧化物陰離子(0)以一立方密集晶格排列、A陽離子占據(jù)所述晶格中的所有四面體位置、B陽離子占據(jù)所述晶格中的所有八面體位置。[0203]本文中使用的“反尖晶石型結(jié)構(gòu)”指的是任何化學(xué)通式為A2+B23+042_的立方礦物晶體，其氧化物陰離子(0)以一立方密集晶格排列、A陽離子占據(jù)所述晶格中一半的八面體位置、B陽離子占據(jù)所述晶格中一半的八面體位置及所有四面體位置。[0204]本文中使用的“石墨碳”指的是任何帶有一碳素晶格基架的結(jié)構(gòu)，包括但不限于石墨、石墨烯、氧化石墨烯、富勒烯、富勒烯類結(jié)構(gòu)、富勒烯內(nèi)部、納米洋蔥、納米豆莢、納米管、納米芽、還原氧化石墨烯、花邊碳及多環(huán)芳族化合物。[0205]本文中使用的“碳素晶格基架”指的是任何由SP2-或SP3-雜化碳原子形成的二維多環(huán)碳結(jié)構(gòu)。[0206]本文中使用的“動(dòng)力爐”指的是一在納米顆粒產(chǎn)物形成的合成階段使用一激發(fā)力、聲波力、離心力、向心力、壓力或剪力、或這些力的組合的加熱納米顆粒合成爐設(shè)備。[0207]石墨烯、氧化石墨烯、還原氧化石墨烯及其他石墨烯衍生物結(jié)構(gòu)及納米顆粒的非原位合成方法[0208]在一方面，本發(fā)明涉及石墨烯、氧化石墨烯、還原氧化石墨烯及其他石墨烯衍生物結(jié)構(gòu)及納米顆粒的一種非原位合成方法?？梢杂靡唤?jīng)濟(jì)的脫水反應(yīng)或回流熱解方法，從一碳質(zhì)材料碳源來形成石墨碳。本發(fā)明揭露的方法可擴(kuò)展為工業(yè)級的工業(yè)生產(chǎn)。所述碳源以一含六元環(huán)結(jié)構(gòu)的食糖為優(yōu)選，雖然可以使許多其他碳質(zhì)材料經(jīng)受脫水、熱解或氧化以及可以使用它們。所述碳源經(jīng)受回流熱解、氧化/還原或酸脫水，形成一石墨碳反應(yīng)物起始材料。在其他實(shí)施例中，省略所述用于產(chǎn)生合適的石墨碳的脫水/氧化/熱解合成步驟，并使用石墨碳本身作為反應(yīng)物起始材料。所述石墨碳經(jīng)受以一液體溶劑進(jìn)行的回流，然后石墨烯/氧化石墨烯(GO)以懸浮于一蒸汽/水汽的納米視覺尺度或“納米尺度”結(jié)構(gòu)的形式散發(fā)?？蛇x擇地或另外地，可以使一石墨碳源經(jīng)受一高壓液體或蒸汽，以便在不需要熱解、脫水或氧化步驟的情況下產(chǎn)生石墨烯剝片。上述方法所得的石墨烯/氧化石墨烯剝片可以在蒸汽中傳播，并通過直接沉積到一與所散發(fā)的蒸汽物理接觸的固態(tài)基體上來收集，或通過將所述含顆粒的蒸汽施加到一用于促進(jìn)所述剝片“疏水自組”成為較大的石墨烯/氧化石墨烯剝片的水溶液或液體來收集。[0209]在一個(gè)實(shí)施例中，控制反應(yīng)環(huán)境以限制反應(yīng)室中的環(huán)境氧(O2)的量，從而阻止所述反應(yīng)物在加熱期間完全燃燒。在一個(gè)實(shí)施例中，所述反應(yīng)在不使用添加溶劑的情況下進(jìn)行。在一個(gè)實(shí)施例中，所產(chǎn)生的氧化石墨烯(GO)轉(zhuǎn)化為懸浮在一加熱或未加熱液態(tài)收集介質(zhì)中的還原氧化石墨烯(rGO)或石墨烯薄片。上述方法所得的大疏水自組薄片可以輕易地還原為還原氧化石墨烯(rGO)或石墨烯，可以在工業(yè)中用于生產(chǎn)范圍廣泛的有用產(chǎn)物，包括但不限于保護(hù)涂層、低重/高強(qiáng)度的石墨烯增強(qiáng)復(fù)合材料、絲線及纖維。[0210]參看所述附圖，圖1A描繪本發(fā)明一實(shí)施例中石墨烯/氧化石墨烯(GO)的制備步驟的示意圖，其中一主要包括非石墨碳質(zhì)材料碳源的反應(yīng)混合物通過熱解、脫水、一氧化/還原反應(yīng)或不完全燃燒等反應(yīng)而形成石墨碳。在一個(gè)實(shí)施例中，使用一石墨碳起始材料而不需要熱解或脫水反應(yīng)步驟。[0211]在一個(gè)實(shí)施例中，所述反應(yīng)混合物經(jīng)受回流以形成一蒸汽。石墨烯及氧化石墨烯(GO)納米尺度結(jié)構(gòu)由在所述漿體或溶液加熱期間散發(fā)的蒸汽中轉(zhuǎn)移。所述石墨烯/氧化石墨烯剝片優(yōu)選通過將所述蒸汽鼓泡通過一隔離及懸浮所述剝片的液體來收集?？蛇x擇地，石墨烯/氧化石墨烯剝片在所述蒸汽被引導(dǎo)到所述液體的表面時(shí)，在所述液體的表面上形成。在此中稱為“疏水自組”的一過程中，個(gè)體石墨烯及氧化石墨烯剝片在所述液體的表面結(jié)合形成多層石墨烯及氧化石墨烯薄片。[0212]在一個(gè)實(shí)施例中，所述碳源在一熱解或脫水反應(yīng)中由一外部加熱源直接加熱，形成石墨碳及水。在一個(gè)實(shí)施例中，所述碳源為蔗糖。在一個(gè)實(shí)施例中，所形成的水起溶劑作用，以允許所述反應(yīng)產(chǎn)物的回流。在一個(gè)實(shí)施例中，形成石墨碳的反應(yīng)如同以下反應(yīng)式(I):[0213]【權(quán)利要求】1.一種合成石墨烯的方法，包括:(a)回流一反應(yīng)混合物，所述反應(yīng)混合物包括至少一種溶劑及至少一種碳質(zhì)材料，所述至少一種碳質(zhì)材料在其完全燃燒被抑制的條件下促進(jìn)多環(huán)芳烴形成；(b)收集由所述反應(yīng)混合物的回流產(chǎn)生的蒸汽；(C)將所述蒸汽引導(dǎo)到一基體，于是石墨烯在所述基體的表面上沉積；以及(d)從所述基體的表面上重新獲得石墨烯。2.如權(quán)利要求1所述的方法，其中促進(jìn)多環(huán)芳烴形成的所述至少一種碳質(zhì)材料包括吡喃糖、一呋喃糖、一環(huán)聚羧乙烯、一苯系物、一食糖、一食糖醇、一食糖替代物、一食糖衍生物、一環(huán)聚二甲基硅氧烷、一類固醇、一肉桂酸鹽、一類苯丙烷、一苯甲酸鹽、一羧酸鹽、一苯并眺喃、一天然黃酮或合成黃酮或異黃酮、一水楊酸鹽、一抗氧化劑、一環(huán)狀抗氧化劑、4-輕基苯乙烯、花色素苷或苯并吡喃鹽、一環(huán)氨基酸、一環(huán)己烷衍生物、一苯烷衍生物1，2-二羥基苯(兒茶酚)、1，3_二羥基苯(間苯二酚)、1，4-二羥基苯(對苯二酚)、一萘甲酸酯、一丙烯酸鹽、一鄰苯二甲酸鹽、一琥珀酸鹽、一酸酯、一熒光團(tuán)、一藥物、一磷酸鹽、包括一食糖或食糖替代物兩親性物的一商業(yè)食用個(gè)人/性潤滑劑組合物、一商業(yè)紫外線防曬制劑、一商業(yè)皮膚霜制劑、一商業(yè)洗手消毒液制劑、一商業(yè)人類或動(dòng)物毛發(fā)護(hù)理產(chǎn)品、一商業(yè)染發(fā)劑制劑、一商業(yè)殺蟲劑、在所述反應(yīng)混合物回流期間降解成一種或多種上述添加劑(或它們的組合物)的一化合物。3.如權(quán)利要求2所述的方法，其中促進(jìn)多環(huán)芳烴形成的所述至少一種碳質(zhì)材料包括一化合物，所述化合物促進(jìn)至少一個(gè)C1至C5烴基(一碳至五碳烴基)的形成。4.如權(quán)利要求2所述的方法，其中所述溶劑包括礦物油、水、一醇類物、甲醇、合成甲醇、乙醇、異丙醇或其組合物。5.如權(quán)利要求2所述的方法，其中所述反應(yīng)混合物進(jìn)一步包括至少一種補(bǔ)充碳源。6.如權(quán)利要求5所述的方法，其中所述補(bǔ)充碳源包括天然石墨、合成石墨、一種或多種多環(huán)芳烴、石墨烯、活性炭、納米煤、“活性納米煤”、生物炭、糖炭、煤黏液、一種或多種苯系物、萘、一醇類物、甲醇、合成甲醇、乙醇、異丙醇、食糖、蔗糖、一淀粉、纖維素、一石蠟、一乙酸鹽、一種或多種非石墨烴、一烷烴、一烯烴、一炔、一酮、甲苯、汽油、柴油、煤油、煤、煤焦油、焦煤、或它們的組合物。7.如權(quán)利要求1所述的方法，其中所述基體包括一親水基體。8.如權(quán)利要求1所述的方法，其中所述條件包括熱解。9.一種生產(chǎn)氧化石墨烯的方法，包括:(a)回流一反應(yīng)混合物，所述反應(yīng)混合物包括至少一種溶劑、至少一種氧化劑及至少一種化合物，所述至少一種化合物在防止其完全燃燒變成二氧化碳或一氧化碳的條件下促進(jìn)多環(huán)芳烴形成；(b)收集由所述反應(yīng)混合物的回流產(chǎn)生的蒸汽；(C)將所述蒸汽引導(dǎo)到一基體，于是氧化石墨烯在所述基體的表面上沉積；以及(d)從所述基體的表面上重新獲得氧化石墨烯。10.如權(quán)利要求9所述的方法，其中所述條件包括熱解。11.一種用于機(jī)械系統(tǒng)的潤滑劑組合物，包括:一基潤滑劑；以及至少一種含碳添加劑，所述含碳添加劑在所述潤滑劑組合物暴露于足以在其被使用的機(jī)械系統(tǒng)中創(chuàng)建局部熱解條件的熱量時(shí)形成在摩擦學(xué)上有效量的至少一種石墨含碳結(jié)構(gòu)。12.如權(quán)利要求11所述的潤滑劑組合物，其中所述含碳添加劑包括一環(huán)狀分子。13.如權(quán)利要求12所述的潤滑劑組合物，其中所述含碳添加劑包括一芳香族分子。14.如權(quán)利要求12所述的潤滑劑組合物，其中所述含碳添加劑包括一烴(碳?xì)浠衔?。15.如權(quán)利要求12所述的潤滑劑組合物，其中所述含碳添加劑主要由碳原子、氫原子及氧原子組成。16.如權(quán)利要求12所述的潤滑劑組合物，其中所述含碳添加劑包括吡喃糖、一呋喃糖、一環(huán)聚羧乙烯、一苯系物、一食糖、一食糖醇、一食糖替代物、一食糖衍生物、一環(huán)聚二甲基硅氧烷、一類固醇、一肉桂酸鹽、一類苯丙烷、一苯甲酸鹽、一羧酸鹽、一苯并卩此喃、一天然黃酮或合成黃酮或異黃酮、一水楊酸鹽、一抗氧化劑、一環(huán)狀抗氧化劑、4-羥基苯乙烯、花色素苷或苯并吡喃鹽、一環(huán)氨基酸、一環(huán)己烷衍生物、一苯烷衍生物1，2-二羥基苯(兒茶酚)、1，3-二羥基苯(間苯二酚)、1，4-二羥基苯(對苯二酚)、一萘甲酸酯、一丙烯酸鹽、一鄰苯二甲酸鹽、一琥珀酸鹽、一酸酯、一熒光團(tuán)、一藥物)、一磷酸鹽、包括一食糖或食糖替代物兩親性物的一商業(yè)食用個(gè)人/性潤滑劑組合物、一商業(yè)紫外線防曬制劑、一商業(yè)皮膚霜制劑、一商業(yè)洗手消毒液制劑、一商業(yè)人類或動(dòng)物毛發(fā)護(hù)理產(chǎn)品、一商業(yè)染發(fā)劑制劑、一商業(yè)殺蟲劑、在所述反應(yīng)混合物回流期間降解成一種或多種上述添加劑(或它們的組合物)的一化合物。17.一種用于機(jī)械系統(tǒng)的潤滑劑組合物，包括:一基潤滑劑；以及石墨烯，其中所述石墨烯在與所述基潤滑劑組合之前形成。18.如權(quán)利要求17所述的`潤滑劑組合物，其中所述石墨烯通過權(quán)利要求1所述的過程形成。19.如權(quán)利要求18所述的潤滑劑組合物，其中促進(jìn)多環(huán)芳烴形成的所述至少一種碳質(zhì)材料包括吡喃糖、一呋喃糖、一環(huán)聚羧乙烯、一苯系物、一食糖、一食糖醇、一食糖替代物、一食糖衍生物、一環(huán)聚二甲基硅氧烷、一類固醇、一肉桂酸鹽、一類苯丙烷、一苯甲酸鹽)、一羧酸鹽、一苯并呲喃、一天然黃酮或合成黃酮或異黃酮、一水楊酸鹽、一抗氧化劑、一環(huán)狀抗氧化劑、4-羥基苯乙烯、花色素苷或苯并吡喃鹽、一環(huán)氨基酸、一環(huán)己烷衍生物、一苯烷衍生物I,2-二羥基苯(兒茶酹)、1，3-二羥基苯(間苯二酹)、1，4-二羥基苯(對苯二酹)、一萘甲酸酯、一丙烯酸鹽、一鄰苯二甲酸鹽、一琥珀酸鹽、一酸酯、一熒光團(tuán)、一藥物、一磷酸鹽、包括一食糖或食糖替代物兩親性物的一商業(yè)食用個(gè)人/性潤滑劑組合物、一商業(yè)紫外線防曬制劑、一商業(yè)皮膚霜制劑、一商業(yè)洗手消毒液制劑、一商業(yè)人類或動(dòng)物毛發(fā)護(hù)理產(chǎn)品、一商業(yè)染發(fā)劑制劑、一商業(yè)殺蟲劑、在所述反應(yīng)混合物回流期間降解成一種或多種上述添加劑(或它們的組合物)的一化合物。20.如權(quán)利要求18所述的潤滑劑組合物，其中促進(jìn)多環(huán)芳烴形成的所述至少一種碳質(zhì)材料包括一化合物，所述化合物促進(jìn)至少一個(gè)C1至C5烴基(一碳至五碳烴基)的形成。21.如權(quán)利要求18所述的潤滑劑組合物，其中所述溶劑包括礦物油、水、一醇類物、甲醇、合成甲醇、乙醇、異丙醇或其組合物。22.如權(quán)利要求18所述的潤滑劑組合物，其中所述反應(yīng)混合物進(jìn)一步包括至少一種補(bǔ)充碳源。23.如權(quán)利要求18所述的潤滑劑組合物，其中所述補(bǔ)充碳源包括天然石墨、合成石墨、一種或多種多環(huán)芳烴、石墨烯、活性炭、納米煤、“活性納米煤”、生物炭、糖炭、煤黏液、一種或多種苯系物、萘、一醇類物、甲醇、合成甲醇、乙醇、異丙醇、食糖、蔗糖、一淀粉、纖維素、一石臘、一乙酸鹽、一種或多種非石墨烴、一燒烴、一烯烴、一炔、一酮、甲苯、汽油、柴油、煤油、煤、煤焦油、焦煤、或它們的組合物。24.如權(quán)利要求18所述的潤滑劑組合物，其中所述基體包括一親水基體。25.如權(quán)利要求18所述的潤滑劑組合物，其中所述條件包括熱解。26.一種用于機(jī)械系統(tǒng)的潤滑劑組合物，包括:一基潤滑劑；以及氧化石墨烯，其中所述氧化石墨烯在與所述基潤滑劑組合之前形成。27.如權(quán)利要求26所述的潤滑劑組合物，其中所述氧化石墨烯通過權(quán)利要求9所述的過程形成。28.一種用于機(jī)械系統(tǒng)的潤滑劑組合物，包括:一基潤滑劑；以及一種或多種“巴基金剛石”(Bucky-diamonds),其中所述“巴基金剛石”(Bucky-diamonds)的其中之一包括鐵或一含鐵分子。29.如權(quán)利要求28所述的潤滑劑組合物，其中所述至少一種“巴基金剛石”(Bucky-diamond)在所述潤滑劑組合物暴露于足以創(chuàng)建局部熱解條件的熱量時(shí)，由至少一種含碳添加劑形成到所述基潤滑劑。30.一種用于機(jī)械系統(tǒng)的潤滑劑組合物，包括:一基潤滑劑；以及一種或多種“巴基金剛石”(Bucky-diamonds)。31.如權(quán)利要求30所述的潤滑劑組合物，其中所述至少一種“巴基金剛石”(Bucky-diamond)在所述潤滑劑組合物暴露于足以在其被添加到的系統(tǒng)中創(chuàng)建局部熱解條件的熱量時(shí)，由至少一種含碳添加劑形成到所述基潤滑劑。32.—種潤滑包括至少一種帶有多個(gè)粗糙實(shí)體的內(nèi)摩擦表面的一機(jī)械系統(tǒng)的方法，所述方法包括:以包括一納米拋光劑的一潤滑劑組合物運(yùn)轉(zhuǎn)所述機(jī)械系統(tǒng)，以及將所有所述粗糙實(shí)體從所述機(jī)械系統(tǒng)的一內(nèi)摩擦表面充分消除，其中所述潤滑劑組合物包括一基潤滑劑及至少一種含碳添加劑，所述至少一種含碳添加劑在所述潤滑劑組合物暴露于其被使用的所述機(jī)械系統(tǒng)中的局部熱解條件時(shí)形成至少一種納米拋光劑。33.如權(quán)利要求32所述的方法，其中所述含碳添加劑包括一環(huán)狀分子。34.如權(quán)利要求32所述的方法，其中所述含碳添加劑包括一芳香族分子。35.如權(quán)利要求32所述的方法，其中所述含碳添加劑包括一烴(碳?xì)浠衔?。36.如權(quán)利要求32所述的方法，其中所述含碳添加劑主要由碳原子、氫原子及氧原子組成。37.如權(quán)利要求32所述的方法，進(jìn)一步包括在所述納米拋光劑已經(jīng)將所有所述粗糙實(shí)體從所述內(nèi)摩擦表面充分消除之后運(yùn)轉(zhuǎn)包含所述潤滑劑組合物的所述機(jī)械系統(tǒng)。38.如權(quán)利要求32所述的方法，其中在所述納米拋光劑進(jìn)行拋光之后至少一個(gè)內(nèi)摩擦表面的“平均粗糙度”(Ra)小于大約50nm(納米)。39.如權(quán)利要求38所述的方法，其中在所述納米拋光劑進(jìn)行拋光之后至少一個(gè)內(nèi)摩擦表面的“平均粗糙度”(Ra)小于大約5nm(納米)?！疚臋n編號】F16N15/02GK103534205SQ201280023584【公開日】2014年1月22日申請日期:2012年3月15日優(yōu)先權(quán)日:2011年3月15日【發(fā)明者】R.S.尚克曼申請人:絕世環(huán)球有限責(zé)任公司