石墨烯摩擦学及石墨烯基复合润滑材料的研究进展_蒲吉斌.pdf

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1、第34卷第1期摩擦学学报Vol34No12014年1月TribologyJan，2014石墨烯摩擦学及石墨烯基复合润滑材料的研究进展*蒲吉斌，王立平，薛群基(中国科学院兰州化学物理研究所固体润滑国家重点实验室，甘肃兰州730000)摘要:本综述详细介绍了二维碳纳米材料－石墨烯的纳米摩擦学性能，以及作为纳米润滑薄膜、润滑添加剂和润滑填料的研究进展．总结了石墨烯的各种纳米摩擦机理，阐述了通过自组装、多层构筑、表面化学改性等技术改善石墨烯与基底的结合性、润滑剂中的分散性，与基体材料的界面结合强度以及石墨烯提高材料减摩抗磨性能的机制，并指出石墨烯作为高

2、性能润滑材料仍需解决的问题及未来的研究趋势．关键词:石墨烯;纳米摩擦;润滑薄膜;润滑添加剂;润滑填料中图分类号:TH117．3文献标志码:A文章编号:1004－0595(2014)01－0093－20ProgressofTribologyofGrapheneandGraphene－basedCompositeLubricatingMaterials*PUJi－bin，WANGLi－ping，XUEQun－ji(StatekeyLaboratoryofSolidLubrication，LanzhouInstituteofChemicalPhysi

3、cs，ChineseAcademyofSciences，Lanzhou730000，China)Abstract:Themainprogressofnanofrictionmechanismofgrapheneandgraphene－basedlubricatingmaterialsaslubricationfilm，additiveandfillerwassummarized．Severalmethodsincludingself－assembly，multilayerarchitecture，surfacechemicalmodificat

4、ionusedtoimprovethegraphene－substratesadhesion，dispersionofgrapheneinvariouslubricants，andinterfacialbondingstrengthbetweengrapheneandmatrixmaterials，aswellasantifrictionandantiwearmechanismsofgraphenewereillustrated．Itwaspointedoutthattheproblemexistednowandmoreeffortsshoul

5、dbemadewithrespecttotheresearchongrapheneashighperformancelubricant．Keywords:graphene，nanofriction，lubricationfilm，lubricantadditive，filler碳元素有多种同素异形体，最为人们所熟知的化学和材料等领域科学家广泛关注，相关的理论计就是石墨和金刚石．2004年，英国曼切斯特大学物算及实验研究层出不穷．研究发现石墨烯在力学、电理和天文学系的安德烈·K·海姆(AndreGeim)教学、热学和磁学等方面都具有奇特而优异的性

6、［2－3］授和科斯佳·诺沃谢洛夫(KostyaNovoselov)研究能，如高达130GPa的本征强度，比钢高1002员通过使用透明胶带对高定向石墨(HOPG)进行反倍，是目前强度最高的材料;理论值为2630m/g［1］2复的粘贴与撕开，首次制备出单层石墨烯．这种的比表面积;惊人的载流子迁移率(15000cm·－1－1－1－1理论厚度只有0．34nm的单层碳纳米材料成为继富V·s)和突出的热导率(5000W·m·K)．勒烯、碳纳米管之后的又一研究热点，受到了物理、此外，石墨烯的特殊结构还使其具有室温量子霍尔Ｒeceived22August201

7、3，revised24September2013，accepted22October2013，availableonline28January2014．*Correspondingauthor．E－mail:lpwang@licp．cas．cn，Tel:+86－931－4968117．TheprojectwassupportedbytheNationalNaturalScienceFoundationofChina(51105352，51102247)．国家自然科学基金项目(51105352和11172300)资助．94摩擦学学报第34卷［4］

8、效应、铁磁性和激子带隙等现象．石墨烯的上述面滑动能垒非常小，从而产生非常稳定的超润滑行优异性能和独特的纳米结构使其有望在高性能电子为，且不受晶面相对滑