包括石墨粒子的物品的制备的制作方法

本发明涉及制备包括石墨粒子的物品的方法以及由所述方法得到的物品。本发明是参照添加了石墨粒子的碳-石墨物品来说明的，但本发明不限于所述物品，如下文所指示。

碳和石墨的物品是由不自烧结的粒子形成的非均质陶瓷样主体。碳和石墨材料包含以下各项的复合混合物：热塑性粘合剂(尤其是煤焦油沥青、石油沥青、焦油、合成树脂)、填料(尤其是石油焦炭、合成和天然石墨、碳黑)和添加剂(尤其是成膜剂、氧化温度改良剂、电性能改良剂)。根据应用要求来选择特定等级的原材料并且在升高的温度下加以混合。使所得混合物通过成形工艺。通过模压、等静压、挤压和其它形成工艺使所述混合物成形。使所形成的物品在不存在氧时经受热处理以使物品碳化，并且在需要时增加物品的石墨化程度。碳化是通常使温度达到小于1300℃的热处理，其可热解粘合剂，从而留下非晶形的焦结粘合剂，所述焦结粘合剂将填料粒子结合在一起并且在最终物品中提供结构完整性。石墨化是一种使温度达到最高3100℃的额外热处理。任选的石墨化改变了碳化物品的晶体结构，将非晶形碳粘合剂残余物和填料粒子部分地转化为定向更强的石墨样结构。制造碳和石墨物品的工艺产生碳和石墨物品的总体孔隙。在最终物品中填料粒子1保持不同，而粘合剂(未示出)基本上转化为碳以将填料粒子粘合在一起并使体积减小(图1)。碳和石墨物品的孔隙包括可通过连接到物品表面的孔的路径进入的开口孔隙2和在物品主体内隔离的闭合孔隙3。

对于许多应用来说，碳化和石墨化的物品的性质需要改良以优化在应用中的性能。通常采用浸渍来影响材料的摩擦、强度和模量、孔隙率、工作温度性能和操作环境耐受性、电性能和其它性能的变化，这可根据具体的应用要求进行调整。典型的浸渍物包括热塑性树脂、热固性树脂、金属和其它材料(参见例如wo95/23122)。使用真空压力和正压力，这些浸渍渗入物品的开口孔隙，从而填充这些孔。由于不存在可从物品表面进入的途径，因此浸渍不能填充闭合的孔隙。

石墨烯是碳的二维同素异形体，其中碳原子是以在两个方向上延伸的六方排列来键结。石墨烯通常通过沉积工艺(包括化学气相沉积、外延沉积及其它等等)来产生。石墨烯纳米片、石墨烯纳米粒子、少层石墨烯、多层石墨烯、石墨纳米片、石墨纳米层片、石墨纳米薄片以及其它类似术语用于描述两个或更多个石墨烯层片4排列成堆叠从而形成单粒子5的结构(图2)。这些结构统称作gnp。gnp的部分特征是粒子的直径6和厚度7。通常，gnp的碳晶格平面6小于100微米且厚度7小于100纳米。石墨烯和gnp可作为理想化的平面结构或皱褶层片存在。

gnp是由合成石墨或天然石墨通过剥离工艺生产的，所述剥离工艺是使石墨烯和gnp的层与石墨晶体分离的工艺。石墨的剥离可通过以下方式实现：机械能：干燥或在液体悬浮液中诱导层的剪切；化学能和二次能源：化学嵌入石墨，随后引入第二种能源(例如热、电、电化学、射频、声学)或产生氧化石墨随后还原；和其它手段。

令人困惑的是，术语石墨烯有时用来描述实际的单层石墨烯和相关的gnp结构。在本公开中，术语“石墨粒子”用于描述包括至少一个石墨烯样层片的粒子，所述粒子可以功能化或非功能化的形式存在。除了石墨基材料之外，其它“二维”材料(例如二硫化钼、六方氮化硼、剥离型过渡金属硫族化物、半金属硫族化物和金属卤化物)是已知的或预计可为石墨/石墨烯提供类似的有利的摩擦学性质，并且术语“石墨”旨在包括所述材料，并且以其最广泛的类似或具有石墨结构的意义来使用。

石墨烯和gnp的物理性质近年来得到了广泛的研究。在各种物理性质中，机械抗拉强度(130gpa)、热导率(5300w/m/k)、电子移动率(大于15000cm²/v/s)尤其突出。这些和其它物理性质使得所述材料可作为材料本身或与其它材料复合而用于众多种应用。

众所周知石墨具有摩擦学性能增强性质。即，石墨降低了摩擦学系统中滑动主体之间所经历的摩擦系数和磨耗。认为该机制包括从石墨到接触表面的石墨层片涂抹。天然石墨粉可以干粉或在水、溶剂或油中的胶体石墨的形式广泛用作滑动主体界面处的润滑剂。另外，降低摩擦系数和磨耗是在生产用于滑动应用的碳和石墨物品的原材料选择中并入天然和合成石墨的主要原因之一。在滑动应用中使用碳和石墨的实例包括：机械密封面和泵应用中的包装；旋转设备中的机械密封和轴承；与电动机中的滑环或换向器接触的电碳刷；铁路应用中集电器系统中的受电弓条板；工业集电应用中的集电器；和其它实例。在这些应用中，碳或石墨物品包括一个滑动主体，所述滑动主体相对于另一滑动主体操作，每个主体上的滑动表面在滑动界面处接触另一主体上的滑动表面。

已经显示gnp和石墨烯以与石墨在润滑系统中的功能类似的方式降低滑动表面之间的摩擦和磨耗。us20140023864a1(超级润滑石墨烯薄膜)描述了使用液体载剂在衬底上沉积石墨烯薄层以及所得到的摩擦和磨耗的改良。在其它实例us8222190b2(纳米石墨烯改性润滑剂)和us8957003b2(改性润滑剂)中，描述了包括润滑流体和分散在所述流体中的纳米石墨烯小片的润滑组合物。

使用石墨烯作为表面润滑剂(图3)的方法的缺点在于石墨烯粒子8仅保持在衬底9的表面上，并且经由时间、摩擦作用以及石墨烯粒子接触表面之间的流体流动，所述石墨烯粒子被带离表面。物品10的内部主体不含石墨烯粒子。因此，采用这些润滑剂的机械系统需要定期或连续的补充。

gnp和石墨烯已被证明是含有据称对磨耗和摩擦性质具有有益作用的聚合物的复合物。cn103897304a描述了其中填料是石墨烯的填充型纳米聚四氟乙烯(ptfe)复合物。cn103613883a描述了包括热塑性树脂(聚氯乙烯、聚苯乙烯、聚酯、聚乙烯、聚丙烯和其组合)和石墨烯填料的硬复合物。在这两种情形下，预计复合物都具有改良的摩擦学性质。

含有聚合物的gnp和石墨烯复合物的其它实例可参见学术文献。石墨烯与用于磨耗应用的聚合物和其它材料的复合物可通过以下方式来制备：将石墨烯与聚合物紧密混合，随后烧结所述聚合物或混合石墨烯与单体并且引发聚合。kandanur等在carbon50(2012)3178-3183(对石墨烯聚合物复合物中磨耗的抑制)中描述了用石墨烯制备ptfe复合物。与未填充的ptfe和石墨填充的ptfe复合物相比，复合物展示出磨耗减少。在另一实例中，lahiri等制备石墨烯和聚乙烯的复合物。在与标准聚乙烯材料相比时，石墨烯聚乙烯复合物展示出降低的摩擦系数和减少的磨耗。另外，wang等在composites:parta67(2014)268-273中制备聚氯乙烯和石墨烯的复合物，并检查复合物的摩擦学性质。

除了聚合物复合物以外，石墨烯也被建议用于含有陶瓷材料的复合物中。gutierrez-gonzalez等在ceramicsinternational41(2015)7434-7438中通过胶体法、然后压制和烧结来制备氧化铝和石墨烯的复合物。与氧化铝标准品相比，石墨烯-氧化铝复合物展示出降低的摩擦系数和降低的磨耗性质。同样，belmonte等描述了氮化硅-石墨烯复合物的制备，所述制备是通过紧密混合石墨烯和陶瓷前体、随后对物品进行压制和烧结进行的。与标准氮化硅相比，此复合物展示出降低的摩擦系数和磨耗。

用于摩擦学应用的石墨烯和聚合物或陶瓷的复合物11的缺陷在于，石墨烯或gnp粒子8已分散在物品的整个主体中(图4)。摩擦学性能是表面现象。由于原材料中并入石墨烯和混合工艺，大部分所用的石墨烯被浪费，锁定在物品的主体内，并且不能实现摩擦学性能。这导致在物品的生产中优化较差的摩擦学解决方案和高的原材料成本。此外，原材料中石墨烯的存在会不利地影响所得产物的机械性质，例如通过抑制烧结来影响。

在本公开最广泛的方面，本公开提供了一种制备具有滑动表面并且包括石墨粒子的物品的方法，所述方法包括以下步骤：-

i)用包含石墨粒子的树脂浸渍多孔主体中的开口孔隙；以及

ii)使所述树脂硬化。

在权利要求书中陈述所要求保护的本发明，如参照附图在以下非限制性描述中所例示的那样，其中：

图1是包括粒子并且显示开口和闭合孔隙的多孔材料的示意图。

图2是展示层状结构和尺寸表征的石墨烯纳米粒子的示意图。

图3是具有石墨烯粒子的物品的示意图，其展示石墨烯粒子递送到物品的表面用于表面润滑。

图4是具有石墨烯粒子的物品的示意图，其展示石墨烯粒子分布在整个基体中。

图5是具有石墨烯粒子的物品的示意图，其展示石墨烯粒子仅在表面递送和渗入物品中的深度。

图6是显示浸渍有酚醛树脂的碳-石墨主体(cti-22，购自morganadvancedmaterialsandtechnology,inc.)和浸渍有含有5重量％负荷的gnp的酚醛树脂的cti-22的摩擦系数的图表，所述gnp具有小于2微米的直径。

图7是显示浸渍有酚醛树脂的cti-22和浸渍有含有5重量％负荷的gnp的酚醛树脂的cti-22的磨耗的图表，所述gnp具有小于2微米的直径。

图8是碳-石墨材料cti-22的微观结构，其显示填料粒子和开口孔隙。

图9是cti-22的汞孔隙率测定数据，其显示开口孔的尺寸。

图10是显示浸渍有酚醛树脂的cti-22和浸渍有含有各个负荷的gnp的酚醛树脂的cti-22的摩擦系数的图表，所述gnp具有三种不同直径分布。

图11是显示浸渍有酚醛树脂的cti-22和浸渍有含有各个负荷的gnp的酚醛树脂的cti-22的磨耗的图表，所述gnp具有三种不同直径分布。

图12是显示cti-22的摩擦系数的图表，所述cti-22被加工成最终尺寸，随后用含有0.1％负荷的三种不同直径分布的酚醛树脂浸渍。

图13是显示cti-22的磨耗的图表，所述cti-22被机械加工成最终尺寸，随后用含有0.1％负荷的三种不同直径分布的酚醛树脂浸渍。

本发明解决了上述技术中鉴别的缺陷。本发明适用于在滑动或其它摩擦学应用中使用的所有碳和石墨的物品。这些物品尤其包括电碳刷、线型集电器、受电弓的集电器条板以及其它集电器器件；机械碳密封面、滑动轴承、滚动轴承、止推垫、止推垫圈。本发明还可应用于多孔陶瓷主体、多孔金属主体、多孔聚合物主体，以及用于其中低摩擦力相关的应用中的具有开口孔隙的其它多孔材料物品。

本发明的特征在于石墨烯或gnp粒子8可集中在物品中靠近物品外表面的体积和从物品的表面渗入内部的深度12(图5)。

通过将石墨烯或gnp粒子递送到物品中靠近表面的体积12，石墨烯或gnp可仅维持在摩擦学主体的主动磨耗区中，并且不会递送到主体13的核心，这与其中石墨烯或gnp已与基体紧密混合的系统形成鲜明对比。因此，可使石墨烯或gnp粒子的数量减到最少，从而降低完工件的成本。可根据需要从一个表面或从所有表面进行浸渍。

本发明的另一特征是石墨烯或gnp粒子在滑动界面处的一致和连续的补充。>并入到材料表面附近的开口孔隙中使得石墨烯或gnp在多孔材料基体从界面磨耗时可以被材料不断地补充。这种效果在物品的整个使用寿命中维持不变。

通过将石墨烯或gnp分散在树脂(通常但不一定是热固性树脂)中并用树脂浸渍多孔主体来实现石墨烯或gnp粒子在多孔主体物品表面附近的布置。在浸渍工艺期间，石墨烯或gnp粒子通过树脂被带入主体的开口孔隙2中。当使树脂固化时，粒子保持在树脂中。浸渍可使用热塑性树脂来提供。所述物品可在使浸渍物固化后直接用于磨耗应用中，或者在热固性树脂固化之后，在机械加工浸渍过的部件之后，所述物品可任选地用于磨耗应用中。此外，可使浸渍过的物品碳化并且任选地浸渍一次或多次。

在典型的实例中，使用高剪切混合工艺将直径小于2微米的gnp分散在液体酚醛树脂溶液中。gnp的重量浓度可大到足以悬浮在树脂中，同时保持足以浸渍的流动性质，但通常在0.02％与20％之间。将碳-石墨物品放入篮中并且装载至高压釜系统中。使gnp/酚醛树脂悬浮液淹没部件，并且将高压釜容器加压至4000psi。首先用氢氧化钾、磷酸和三乙醇胺的热溶液洗涤部件，然后用热水洗涤以使树脂固化，并且从部件表面去除过量的树脂。在固化和洗涤之后，所述部件可直接使用，或者可在使用前进行机械加工。

将gnp并入碳-石墨主体的表面和渗入深度中可显著减少物品的摩擦和磨耗。例如，用5重量％浓度的直径小于2微米的gnp来制备酚醛树脂/gnp悬浮液，使用所述悬浮液来浸渍碳-石墨级cti-22。在将所述部件机械加工成光滑饰面之后，使用销盘式装置(pin-on-discapparatus)来测量摩擦和磨耗，所述装置是在空气中，利用4米/秒的滑动速度、1.27kg/cm²的接触压力以及具有0.4-0.6微米表面粗糙度的304不锈钢的配合面干燥运行的。将结果与酚醛树脂中不装载gnp的相同材料的对照样品进行比较。gnp/树脂浸渍的使用使样品与配合面之间的摩擦系数降低了26％(图6)并且使所述物品的磨耗降低了33％(图7)。

在本发明的最优实践中，石墨烯或gnp粒子的尺寸的选择至关重要。石墨烯或gnp粒子的直径必须足够小，以被吸拉至物品的开口孔隙中。此外，对于树脂中的粒子浓度来说，石墨烯或gnp粒子对摩擦和磨耗的影响跨越几个数量级。

进行了一系列试验来探讨gnp粒径和树脂悬浮液中gnp浓度的效果。碳-石墨材料cti-22是包括具有通常小于5微米的开口孔2直径的填料粒子1的碳-石墨材料(图8)。材料的孔可通过汞孔隙率测定法来进一步表征。cti-22材料的汞孔隙率测定分析显示，材料的开口孔隙通常具有介于0.25微米与2.5微米之间的直径，且平均孔径(以体积计)为1.1微米(图9)。

对于试验系列，选择具有如下直径分布的gnp粒子：

a)延伸至最大2微米，

b)以5微米为中心；以及

c)以15微米为中心。

制备这些粒子中的每一种的悬浮液，其中在液体酚醛树脂中，gnp的重量％含量为0.1％、1％和5％。在浸渍部件之后，将部件机械加工成光滑的饰面，并且使用销盘式装置来测量摩擦和磨耗，所述装置是在空气中利用4米/秒的滑动速度、1.27kg/cm²的接触压力、具有0.4-0.6微米的表面粗糙度的304不锈钢的配合面干燥运行的。将结果与用不装载gnp的酚醛树脂浸渍的相同材料的对照样品进行比较。

当浸渍物中包括gnp粒子时，样品与配合面之间的摩擦系数降低(图10)。在数据中可观察到，当gnp粒径分布的尺寸类似于碳-石墨物品的可用开口孔隙时，摩擦系数发生最大的降低。此外，在数据中可观察到随着酚醛树脂中gnp的浓度增加，摩擦系数降低。因此，对于具有0.25微米与2.5微米之间的开口孔隙和1.1的平均孔径(体积)的典型直径的cti-22材料，当使用具有小于2微米的典型直径的gnp时，发生最大的摩擦系数降低。其它多孔主体可能需要不同的尺寸分布。gnp粒子对摩擦系数的影响随着浓度的增加而增加。

当gnp粒子的直径分布以5微米为中心时观察到较少效果。残余效应可能归因于所述分布中直径足够小以浸渍的gnp粒子的群体。然而，当gnp粒子的直径分布以15微米为中心时观察到较少效果。

同样，当gnp粒子包括在浸渍物中时，材料的磨耗降低(图11)。数据揭示出与在摩擦系数中所观察类似的趋势。当gnp的典型直径小于2微米(此在尺寸上类似于cti-22材料中可用的开口孔隙)时，观察到这种材料的最大磨耗减少。另外，与摩擦系数结果相似，随着树脂悬浮液中gnp粒子的浓度增加，磨耗减少。当浸渍物中所使用的gnp的直径以5微米为中心时，观察到对材料磨耗性质的影响较小。当浸渍物中所使用的gnp的典型直径以15微米为中心时，没有看到效果，该结果与对照样品共线。

在另一系列实施例中，选择直径分布小于2微米、以5微米为中心以及以15微米为中心的gnp粒子。在液体酚醛树脂中，制备这些粒子中的每一种的悬浮液，其中gnp的重量％含量为0.1％。将由cti-22制造的碳-石墨物品机械加工成最终尺寸。将所述物品放入篮中并装载至高压釜系统中。使gnp/酚醛树脂悬浮液淹没部件并将高压釜容器加压至4000psi。首先用氢氧化钾、磷酸和三乙醇胺的热溶液洗涤部件，然后用热水洗涤以使树脂固化，并且从部件表面去除过量的树脂。使用销盘式装置来测量摩擦和磨耗，所述装置是在空气中利用4米/秒的滑动速度、1.27kg/cm²的接触压力和具有0.4-0.6微米的表面粗糙度的304不锈钢的配合面干燥运行的。将结果与用不装载gnp的酚醛树脂浸渍的相同材料的对照样品进行比较。

当机械加工碳-石墨物品，然后用gnp粒子/树脂悬浮液浸渍并且典型直径与碳物品的孔径相匹配时，样品与配合面之间的摩擦系数降低(图12)。直径小于2微米的gnp显示最低的摩擦系数。在与不含gnp的对照样品相比时，直径分布以5微米为中心的gnp显示较小的摩擦系数降低。与其它前述结果类似，具有以15微米为中心的直径分布的gnp没有显示摩擦系数的降低。

磨耗结果与对于首先浸渍部件然后进行机械加工的工艺的那些相似。在首先将物品机械加工成最终尺寸然后进行浸渍时，碳-石墨物品的磨耗降低(图13)。用含有典型直径小于2微米的gnp的树脂浸渍的物品显示最大的磨耗减少。用含有直径分布以5微米为中心的gnp的树脂浸渍的物品显示较少的磨耗减少。具有以15微米为中心的直径分布的gnp显示物品磨耗的少量减少。

这些结果显示，摩擦系数和磨耗的改良不仅仅是将石墨烯施加至表面所预计的那些。所述结果进一步显示，多孔主体可在不对其制造的最优条件作出妥协的情况下来制备，并且随后可进行浸渍以改良摩擦和磨耗特征。

实施例1

使用用来驱动gnp的分散的高剪切叶轮式混合器来制备粒径小于2微米并且典型厚度小于10纳米的gnp于水基酚醛树脂中的1重量％悬浮液。用gnp/树脂悬浮液部分地填充高压釜内衬，并且将碳-石墨组件浸没于所述悬浮液中。将高压釜加压至最低4000psi，并且在此压力下维持最短60分钟。在从高压釜内衬中回收浸渍过的部件后，使浸渍过的树脂固化，并且通过将所述部件浸没于氢氧化钾(26％)、磷酸(5％)和三乙醇胺(9％)的热水溶液中来洗掉表面的过量树脂。然后用热水洗涤所述部件以去除任何先前的洗涤液。然后对所述部件的表面进行打磨和抛光。

实施例2

根据成品的要求对碳-石墨组件进行机械加工、打磨和抛光。使用用来驱动gnp分散的高剪切叶轮式混合器来制备粒径小于2微米并且典型厚度小于10纳米的gnp于水基酚醛树脂中的5重量％悬浮液。用gnp/树脂悬浮液部分地填充高压釜内衬，并且将机械加工过的碳-石墨组件浸没于所述悬浮液中。将高压釜加压至最低4000psi，并且在此压力下维持最短60分钟。在从高压釜内衬中回收浸渍过的部件后，使浸渍过的树脂固化，并且通过将所述部件浸没于氢氧化钾(26％)、磷酸(5％)和三乙醇胺(9％)的热水溶液中来洗掉表面的过量树脂。然后用热水洗涤所述部件以去除任何先前的洗涤液。

实施例3

根据成品的要求对碳-石墨组件进行机械加工、打磨和抛光。使用用来驱动gnp分散的高剪切叶轮式混合器来制备粒径小于5微米并且典型厚度为约15纳米的gnp于水基酚醛树脂中的1重量％悬浮液。用gnp/树脂悬浮液部分地填充高压釜内衬，并且将机械加工过的碳-石墨组件浸没于所述悬浮液中。将高压釜加压至最小4000psi，并且在此压力下维持60分钟。从高压釜内衬中回收浸渍过的部件后，使浸渍过的树脂固化，并且通过将所述部件浸没于氢氧化钾(26％)、磷酸(5％)和三乙醇胺(9％)的热水溶液中来洗掉表面的过量树脂。然后用热水洗涤所述部件以去除任何先前的洗涤液。

实施例4

根据成品的要求对碳-石墨组件进行机械加工、打磨和抛光。使用用来驱动gnp分散的空气均质器来制备粒径小于5微米并且典型厚度为约15纳米的gnp于水基酚醛树脂中的1重量％悬浮液。用gnp/树脂悬浮液部分地填充高压釜内衬，并且将机械加工过的碳-石墨组件浸没于所述悬浮液中。将高压釜加压至最小4000psi，并且在此压力下维持最短90分钟。从高压釜内衬中回收浸渍过的部件后，使浸渍过的树脂固化，并且通过将所述部件浸没于氢氧化钾(26％)、磷酸(5％)和三乙醇胺(9％)的热水溶液中来洗掉表面的过量树脂。然后用热水洗涤所述部件以去除任何先前的洗涤液。

实施例5

根据成品的要求对碳-石墨组件进行机械加工、打磨和抛光。使用用来驱动gnp分散的高剪切叶轮式混合器来制备典型粒径小于5微米并且典型厚度为约15纳米的gnp于水基酚醛树脂中的1重量％悬浮液。然后在超声均质器中处理所述悬浮液，以进一步驱动gnp的分散。用gnp/树脂悬浮液部分地填充高压釜内衬，并且将机械加工过的碳-石墨组件浸没于所述悬浮液中。将高压釜加压至最低4000psi，并且在此压力下维持最短60分钟。从高压釜内衬中回收浸渍过的部件后，使浸渍过的树脂固化，并且通过将所述部件浸没于氢氧化钾(26％)、磷酸(5％)和三乙醇胺(9％)的热水溶液中来洗掉表面的过量树脂。然后用热水洗涤所述部件以去除任何先前的洗涤液。

实施例6

使用用来驱动gnp分散的高剪切叶轮式混合器来制备典型粒径小于15微米并且典型厚度为约15纳米的gnp于水基酚醛树脂中的5重量％悬浮液。用超声均质器处理所述悬浮液以驱动gnp进一步分散在所述悬浮液中。用gnp/树脂悬浮液部分地填充高压釜内衬，并且将碳-石墨组件浸没于所述悬浮液中。将高压釜加压至最低4000psi，并且在此压力下维持最短60分钟。从高压釜内衬中回收浸渍过的部件后，使浸渍过的树脂固化，并且通过将所述部件浸没于氢氧化钾(26％)、磷酸(5％)和三乙醇胺(9％)的热水溶液中来洗掉表面的过量树脂。然后用热水洗涤所述部件以去除任何先前的洗涤液。然后对所述部件的表面进行打磨和抛光。

实施例7

使用用来驱动gnp分散的空气均质器来制备典型粒径小于2微米并且典型厚度小于10纳米的gnp于水基酚醛树脂中的0.1重量％悬浮液。用gnp/树脂悬浮液部分地填充高压釜内衬，并且将碳-石墨组件浸没于所述悬浮液中。将高压釜加压至最低4000psi，并且在此压力下维持最短60分钟。从高压釜内衬中回收浸渍过的部件后，使浸渍过的树脂固化，并且通过将所述部件浸没于氢氧化钾(26％)、磷酸(5％)和三乙醇胺(9％)的热水溶液中来洗掉表面的过量树脂。然后用热水洗涤所述部件以去除任何先前的洗涤液。然后对所述部件的表面进行打磨和抛光。

实施例7

使用用来驱动gnp分散的高剪切叶轮式混合器来制备典型粒径小于2微米并且典型厚度小于10纳米的gnp于水基酚醛树脂中的1重量％悬浮液。用gnp/树脂悬浮液部分地填充高压釜内衬，并且将碳-石墨组件浸没于所述悬浮液中。将高压釜加压至最低4000psi，并且在此压力下维持最短120分钟。从高压釜内衬中回收浸渍过的部件后，使浸渍过的树脂固化，并且通过将所述部件浸没于氢氧化钾(26％)、磷酸(5％)和三乙醇胺(9％)的热水溶液中来洗掉表面的过量树脂。然后用热水洗涤所述部件以去除任何先前的洗涤液。然后对所述部件的表面进行打磨和抛光。

实施例8

根据成品的要求对碳-石墨组件进行机械加工、打磨和抛光。然后用酚醛树脂浸渍部件并使其固化。使用用来驱动gnp分散的高剪切叶轮式混合器来制备典型粒径小于2微米并且典型厚度小于10纳米的gnp于水基聚酯树脂中的1重量％悬浮液。向所述树脂/gnp悬浮液中添加催化剂过氧化苯甲酸叔丁酯。用预先浸渍有液体酚醛树脂的机械加工过的碳-石墨部件装载高压釜内衬。将部件装载至高压釜中并抽真空至24英寸汞柱的最小真空压力并保持30分钟。使gnp的聚酯树脂悬浮液淹没部件。将高压釜加压至最低3500psi，并且在此压力下维持最短120分钟。从高压釜内衬中回收浸渍过的部件后，通过将所述部件浸没于氢氧化钾(26％)、磷酸(5％)和三乙醇胺(9％)的热水溶液中，来洗掉表面的过量树脂。然后用热水洗涤所述部件以去除任何先前的洗涤液。使浸渍过的树脂在最低200℃固化最短5小时。

以上描述着重于减少碳-石墨体的摩擦和磨耗，但相同的原理可应用于其它多孔主体，包括但不限于多孔金属，多孔塑料，多孔陶瓷，多孔复合物和多孔碳化硅/碳-石墨复合物。

上述过程的各种修改对于本领域技术人员是显而易见的，并且仍然在所附权利要求的范围内。例如，可在树脂中包括额外的材料以实现期望的技术目标。

例如，上文描述涉及其中可能期望将其它填料包含在树脂中的密封应用。

对于电接触材料，可能期望包括磨料以防止碎屑堆积增加接触电阻。可能还期望包括诸如碳纤维、碳纳米管、碳纳米角、巴基球(buckeyball)、金属和其混合物等材料以改良导电性。

因此，本发明不排除除了那些具体提到的材料之外的材料的存在。

上文描述旨在进行说明而不进行限制。本领域技术人员在详查上文说明和所附权利要求书之后将明了本发明的许多其它实施方案。因此，应当参照权利要求书和其等同物来确定本发明的范围。

权利要求书(按照条约第19条的修改)

1.一种制备具有滑动表面并且包括石墨粒子的物品的方法，所述方法包括以下步骤：

i)用包含具有小于2μm的最大尺寸的石墨粒子的树脂浸渍多孔主体中的开口孔隙；以及

ii)使所述树脂硬化。

2.如权利要求1所述的方法，其中所述石墨粒子包括包含介于1个与100个之间的石墨烯层的石墨粒子。

3.如权利要求2所述的方法，其中所述石墨粒子包括包含介于1个与50个之间的石墨烯层的石墨粒子。

4.如权利要求3所述的方法，其中所述石墨粒子包括包含介于1个与20个之间的石墨烯层的石墨粒子。

5.如权利要求4所述的方法，其中所述石墨粒子包括包含介于1个与10个之间的石墨烯层的石墨粒子。

6.如权利要求1到5中任一项所述的方法，其中所述石墨粒子中的至少一部分包含碳。

7.如权利要求6所述的方法，其中所述石墨粒子中的至少一部分是功能化石墨粒子。

8.如权利要求7所述的方法，其中所述石墨粒子中的至少一部分是氧化石墨烯粒子。

9.如权利要求1到8中任一项所述的方法，其中所述石墨粒子中的至少一部分是选自以下各项的组：二硫化钼、六方氮化硼、剥离型过渡金属硫族化物、半金属硫族化物、金属卤化物和其混合物。

10.如权利要求1到9中任一项所述的方法，其中所述树脂进一步包含磨料粒子。

11.如权利要求1到0中任一项所述的方法，其中所述主体的一部分开口孔隙保持未被包含所述石墨粒子的所述树脂浸渍。

12.如权利要求11所述的方法，其中将包含所述石墨粒子的所述树脂浸渍到距所述主体的至少一个表面达一定深度。

13.如权利要求1到12中任一项所述的方法，其中所述多孔主体是包括碳粒子、石墨粒子或其混合物的复合物。

14.如权利要求1到13中任一项所述的方法，其进一步包括使所述树脂碳化的步骤。

15.一种复合物品，所述复合物品可通过如任一前述权利要求所述的方法而形成，所述复合物品包括滑动表面，并且包括第一材料的基体，其中开口孔隙浸渍有由树脂或树脂的碳化残余物结合的石墨粒子。