石墨烯的纳米摩擦与磨损性质

编号：NMJS03541

篇名：石墨烯的纳米摩擦与磨损性质

作者：朱齐荣； 李慧琴； 李宁； 柴静； 高润纲； 梁齐；

关键词：高定向热解石墨； 石墨烯； 纳米摩擦学； 原子力显微镜； 磨损；

机构： 上海交通大学分析测试中心； 上海交通大学微纳科学技术研究院；

摘要： 采用乙醇溶剂剥离的方法制备石墨烯.通过对溶剂温度、超声时间、超声功率和溶剂离心速度及时间的控制,从高定向热解石墨(HOPG)制备得到少层石墨烯.用原子力显微镜(AFM)研究了云母基底上不同层数石墨烯在真空中的纳米摩擦过程,发现从约4个原子单层(4ML)起,摩擦系数基本不再变化,但摩擦力仍随着厚度的增加而显著减小,7ML之后,其摩擦系数基本接近于零.在磨损实验中,少层石墨烯表面存在刮坏的现象,且不同厚度的石墨烯的磨损现象明显不同,其中2ML石墨烯相比4ML石墨烯表现出较好的耐磨损性能,且不具有摩擦方向依赖性.测试了真空下少层石墨烯和云母表面的粘附力,发现不同层厚的石墨烯相差不大,因此认为基底效应并不是磨损性质差异的主要原因.相对于单层石墨烯,少层石墨烯在抗磨损涂层等领域有着很大的潜在应用价值.