原子氧对石墨烯结构与摩擦学行为的影响

发布时间：2019-09-11 18:30

【摘要】：本文利用分子动力学数值模拟与试验相结合的方法,研究原子氧对石墨烯组织结构和摩擦学行为的影响。利用Lammps软件方法计算了原子氧与石墨烯的相互作用及其产生的结构变化。利用原子氧地面模拟器对石墨烯进行了暴露试验,并分别利用拉曼光谱、SEM、XPS等方法对原子氧暴露石墨烯的结构、形貌、及成分等进行了分析,并对数值模拟计算结果进行了验证。通过测量原子氧暴露石墨烯摩擦学性能,阐述了原子氧对其摩擦学行为的影响。模拟计算结果表明,原子氧与石墨烯的相互作用及其产生的结构变化与温度有关。300K时,原子氧对石墨烯产生一定化学侵蚀,造成一定的结构破坏、形成少量C的剥离。800K时,原子氧对石墨烯产生显著的化学侵蚀,造成显著的结构破坏、形成大量C的剥离及C、O键。含有缺陷结构的石墨烯的原子氧侵蚀损伤更严重。原子氧暴露试验验证了原子氧对石墨烯的化学侵蚀作用。拉曼光谱分析表明,原子氧暴露石墨烯结构中出现大量缺陷。随着原子氧注量的增加,石墨烯结构被破坏并出现非晶。XPS分析表明,原子氧暴露石墨烯结构中形成了C-O、O-C=O、C-O-C等化学键。摩擦磨损试验表明,原子氧暴露导致石墨烯薄膜摩擦系数的增加。磨损表面分析表明,原子氧暴露增强了表面的剥层磨损程度,从而提高了表面粗糙度,使得摩擦系数升高。
【图文】：

达 5300 W/(m·K) 航天用高 透光率达到 97.7%，能够拉伸 20% 替代氧与石墨烯相互作用机理的研究鲜有报道，有待子氧对石墨烯的组织、结构、尤其是润滑性能的要，这将为今后石墨烯能否成为新型航天润滑材据。介 教授通过微机械剥离法首次得到石墨烯[5]。它是由形式周期排列形成的。同时平面上存在大约几纳为有以下两点原因导致石墨烯产生波纹褶皱，第一上的 C 原子在垂直石墨烯平面方向失稳产生褶皱C-C 键长并非始终保持恒定理论数值不变，而是在烯的二维平面具有一定起伏,形貌如图 1-1 所示。

图 1-3 28.5°倾斜圆轨道原子氧撞击能量随高度变化[27](-σ 及+σ 分别标示太阳低年和太阳高年时的能量曲线)氧防护方法护常用的方法主要有以下三种：覆法，原子氧虽然剥蚀能力强，但穿透材料的能力弱，发生作用，，为保护内部材料免受原子氧剥蚀可以包覆以隔绝与原子氧接触。如 β 布原子氧防护布和铝箔等包现有材料进行耐原子氧剥蚀改性，研发具有抗原子氧剥磁、力等性能优异的新材料，不仅难度大，而且开发周料进行抗原子氧剥蚀改性是较合理的选择，如对聚合元素均可提高抗原子氧侵蚀的能力。前抗原子氧聚酰亚胺(PI)的研究应用进行了总结，美国轨试验和地面模拟试验均证明了加入磷、硅、锆等特生抗原子氧性能，这是由于改性后的聚酰亚胺可在表面
【学位授予单位】：哈尔滨工业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2017
【分类号】：O613.71

【参考文献】

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本文编号：2534599