第十五届全国摩擦学大会暨全国青年摩擦学学术会议

超滑是摩擦系数接近于零的状态，是人类长久以来追求的目标。石墨烯具有超滑特性，而且具有超强的面内机械强度，利用石墨烯在摩擦副表面制备润滑涂层被认为是在工程实际中实现固体超滑的重要手段。然而，石墨烯涂层是由无数石墨烯片层组成的，处于涂层最上层的石墨烯片层的边缘会与对摩副接触，增大摩擦，破坏涂层的整体超滑特性。为了解决上述问题，针对石墨烯边缘处的摩擦机理展开研究。利用原子力显微镜，通过精确测量石墨烯边缘处纳米尺度摩擦行为，发现石墨烯边缘处的摩擦同时受到物理作用和化学作用影响。通过分析石墨表面在不同环境下的红外光谱，发现空气中形成的石墨烯边缘处嫁接有羟基，进而揭示了石墨烯边缘与对摩副表面之间的化学键是氢键。进而提出将醇类气体作为环境气氛，通过吸附在石墨烯边缘处的醇分子改变边缘处的化学性质，避免了与对摩副发生氢键连接，实现了摩擦的有效降低。此外，揭示了石墨烯边缘弹性形变对其摩擦的影响机制，提出了判断是否发生弹性形变的方法。该项工作对于设计和制备摩擦副表面超滑涂层具有重要指导意义，有望应用于封闭环境中使用石墨烯涂层作为固体润滑剂的场合。