第十五届全国表面工程大会

高温摩擦与磨损是航空航天、汽车及能源领域中影响设备性能与寿命的关键问题。传统润滑材料在高温下易失效，而金刚石和石墨烯凭借其出色的化学与热稳定性成为高温润滑的理想候选材料。然而，金刚石的脆性与石墨烯的自支撑能力不足限制了单独使用。通过将金刚石与石墨烯结合形成异质结构，可实现性能互补，满足高温苛刻环境的摩擦需求。本研究通过热丝化学气相沉积法（HFCVD）原位合成了具有半共格界面的金刚石-石墨烯异质结构涂层。石墨烯均匀覆盖金刚石表面，界面以稳固的化学键结合，表现出晶格匹配区域与位错缺陷共存的特性。实验表明，该涂层在室温至高温范围内的摩擦性能显著提升，摩擦系数降低35%以上，展示出优异的抗磨损与抗氧化性能。其核心机制在于界面强度与缺陷工程的协同作用。坚固的界面促进能量高效传递，使石墨烯在金刚石发生灾难性失效前，通过“自我牺牲”实现弹性调节与应力耗散。同时，石墨烯中的工程化缺陷作为氧吸附优先位点，形成高能量势垒，有效阻碍氧扩散进入金刚石内部。该研究为开发新型高温润滑涂层提供了理论基础与实践指导，有助于推动其在高温摩擦领域的广泛应用。

金刚石；石墨烯；异质结构；摩擦学性能；高温抗氧化性；自牺牲机制