碳相关材料超滑行为研究进展

发布时间：2024-05-18 15:46

　　超滑(Superlubricity)特指摩擦因数处于0.001或者更低的润滑状态。超滑材料的工程应用,对空间飞行器、加速器真空系统的运动装置等不可更替运动副的高可靠、长寿命意义重大。在众多超滑材料中,石墨烯、石墨、碳纳米管、金刚石薄膜、非晶碳膜等碳相关材料是研究的热点。本文以碳相关材料的超滑行为研究为主线,综述了微观尺度超滑、宏观尺度超滑、固液复合超滑的研究现状,总结了超滑材料工程应用的潜在挑战,指出如何实现全工况范围固体薄膜超滑和固油复合超滑将是未来的主要研究方向。

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【部分图文】：

图1公度接触与非公度接触示意图。

2012年清华大学团队首次观测到石墨岛的“自缩回运动”现象，证实在10μm×10μm尺寸上存在超滑现象[11]。进一步的研究直接观察到HOPG的六重对称性自缩回现象，这一自缩回现象只有在非公度接触表面才会出现[12]。但是HOPG的超滑需要非常严苛的条件——只有当石墨岛中存在两个....

图2探针和HOPG之间的摩擦力与法向载荷的函数曲线

高定向热解石墨的超滑仍然局限于微观尺度，在宏观尺度上，非公度接触被晶面的起伏抑制，粗糙度成为影响高定向热解石墨摩擦学的主要原因。1.3石墨烯的超滑

图3HOPG之间的摩擦力随法向载荷变化的函数曲线

Kawai等[18]通过在金（Au)(111）衬底上的横向操作，在低温（4.8K）、超高压条件下使用AFM，研究了石墨烯纳米带（GNRs）的摩擦、黏附和弹性性能。结合实验和计算证明了石墨烯纳米带在金上滑动时的超滑性。Li等[19]通过在Si尖上形成转移的石墨纳米薄片，在2.52....

图4石墨烯上WS2的原子分辨图像

图3HOPG之间的摩擦力随法向载荷变化的函数曲线石墨烯的超滑被广泛研究，从纳米到微米，从固体到液体，从自配副到异质配副体系均有报道，是碳基超滑材料的研究热点。但是，如何基于纳米尺度超滑机制构建宏观石墨烯超滑界面仍然须深入研究。

本文编号：3977088