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随着航空航天、交通运输以及机械制造等工业的蓬勃发展,对机械传动零部件的可靠性和寿命提出了更高的要求,特别是在苛刻的摩擦运行条件下,材料表面极易因发生磨损而引发摩擦零部件失效。聚合物纳米复合涂层以其优异的耐腐蚀、化学稳定性和突出的减摩耐磨性被广泛的应用在轴承、齿轮等零部件的表面以提高其摩擦学性能。其中,纳米碳材料因其微观结构、良好的力学和摩擦学性能成为改善聚合物复合涂层减摩耐磨性能的“明星”材料。但纳米碳材料存在的易团聚、难分散问题,常常制约其性能的发挥。基于此,本论文重点通过在纳米碳材料表面制备不同维度（零维、一维和二维）且具有自润滑性的纳米材料,构筑纳米碳杂化材料解决其团聚问题,同时更好地发挥二者间的协同作用,最终获得具有良好减摩耐磨性的聚合物自润滑复合涂层。在此基础上,重点研究了不同类型纳米碳杂化材料对聚合物复合涂层摩擦学性能的增强机制。具体如下:（1）研究了一维碳纳米管（CNT）与零维硫化锌（ZnS）对环氧树脂（EP）复合涂层的协同增强作用机制。具体为:采用一步水热法成功的使ZnS原位合成在CNT表面,制备出CNT/ZnS杂化材料。采用XRD、Raman和TEM等测试手段对杂化材料的微观结构和物相结构进行了表征和分析,明确了杂化材料的形成机理。结果表明,与CNT和酸化CNT相比,CNT/ZnS杂化材料对EP复合涂层的摩擦学性能具有最佳的增强作用。这主要归因于CNT和ZnS组成的润滑层,该润滑层的存在降低了复合涂层磨损表面与对偶面之间的剪切应力,使复合涂层具有良好的减摩抗磨性能。并且,随着CNT/ZnS杂化材料含量的增加,EP-CNT/ZnS复合涂层的摩擦系数和磨损率均呈现先减小后增大的趋势。当CNT/ZnS杂化材料的含量为1.25wt.%时,相应的复合涂层具有最低的摩擦系数和磨损率。（2）研究了一维CNT与二维氧化石墨烯纳米片（GO）和三维二硫化钼纳米花（MoS2）的纳米杂化材料对EP复合涂层摩擦学性能的增强作用机制。具体为:采用简单的水热法制备了CNT/GO、CNT/MoS2和CNT/GO/MoS2杂化材料,并重点研究了其微观结构及对EP复合涂层摩擦学性能的影响。结果表明,EP-CNT/GO/MoS2复合涂层比CNT、GO、MoS2、CNT/GO和CNT/MoS2增强的EP复合涂层具有更低的摩擦系数和磨损率。特别地,与EP相比,EP-CNT/GO/MoS2复合涂层的摩擦系数和磨损率分别降低了近90%和95%。这主要是因为MoS2纳米片的形成减弱了CNT、GO间的作用力,降低了其团聚程度。同时,具有高机械强度的CNT和GO可以承受施加在磨损表面上的载荷,抑制EP进一步磨损,并且MoS2可以发挥其自润滑作用。此外,在对偶面表面形成的转移膜,使金属与聚合物之间的磨损转变为聚合物和聚合物间的磨损,进而降低了复合涂层的摩擦系数和磨损率。（3）作为纳米碳材料之一的碳纳米纤维（CNF）与CNT有着相似的结构和性能,为此,我们制备了CNF与固体润滑剂MoS2超薄纳米片的杂化材料,并研究了其物相组成、微观结构及对EP复合涂层摩擦学性能的增强作用。结果表明,尺寸为200-300nm的MoS2纳米片均匀地生长在CNF表面,形成了皮芯结构的CNF/MoS2纳米杂化材料。且该杂化材料增强的EP复合涂层的摩擦学性能明显优于EP、EP-CNF和EP-MoS2涂层,其摩擦系数和磨损率分别为0.075和8.6×10-5mm3/Nm。这主要是因为随着摩擦磨损的进行,CNF/MoS2暴露于磨损表面,可以起到“微滚轴”作用,减少材料的摩擦和磨损。同时,包覆于CNF表面的超薄MoS2纳米片易于进入微槽修复受损表面,在反复应力下,在对偶面表面容易形成致密的转移膜,改善了EP复合涂层的摩擦学性能。