“中国制造2025”战略的实施,促进了我国高端装备制造业的发展,也给现代工业的血液--润滑材料带来了新的挑战。氧化石墨烯(GO)作为一种微纳米石墨烯基材料,因具有独特的纳米层状结构和极高的比表面积,使其十分容易在摩擦界面吸附而降低摩擦系数和磨损率,显示出了优异的润滑性能,在航天航空、国防、军事工业和机械制造等领域有着广泛的应用前景,迅速成为了纳米润滑材料的研究热点,有关GO基涂层的研究也备受关注。根据Lerf-Klinowski模型,GO片层基面上随机分布有大量的羟基和环氧基,片层边缘含有羰基和羧基等含氧官能团。因此,GO可通过π-π相互作用、氢键作用、静电作用、亲核取代、酯化、酰胺化等多种作用方式与基底材料结合。因功能化GO分子结构的不同、基底材料表面性质的不同,所形成的GO涂层的微观结构和有序性也会不同,进而影响其润滑性能。针对这一问题,本文结合2D拉曼表面分析技术,系统研究了不同结构的功能化GO、不同硅氧烷修饰的玻片基底材料对GO基复合涂层微观结构及润滑特性的影响,取得了一系列初步的研究成果。(1)不同氧化程度GO对GO基复合涂层摩擦学性能的影响。首先,对GO基复合涂层的制备工艺进行了优化:以两种不同氧化程度的GO为模型化合物,以3-氨丙基三甲氧基硅烷(APTMS)为偶联剂,采用2D拉曼表面分析技术,通过系统考察APTMS的浓度、在GO溶液中浸渍的时间、GO的浓度、反应温度等对所制备的GO基复合涂层的均匀性、致密性的影响,确定了GO复合涂层的最优制备工艺为:APTMS浓度为20%、浸渍时间为12小时、GO溶液的浓度为0.05 mg/m L、反应温度为100℃。原子力显微镜分析表明,当基底表面性质不同时(无APTMS的羟基表面和有APTMS的胺基表面),GO在其表面的排布也不相同,GO在胺基表面呈现明显褶皱,为竖向排列,而在羟基表面则无此现象。其次,摩擦学性能研究发现,GO基涂层具有良好的减摩抗磨性能,APTMS的引入能进一步增强GO基涂层的摩擦学性能,可将磨损率减少将近15%。此外,氧化程度越高的GO所制备的涂层摩擦学性能越好。(2)不同结构硅氧烷对GO基复合涂层摩擦学性能的影响。不同结构的硅氧烷与基底材料的结合程度及覆盖度不同,进而会影响GO基复合涂层的结构和性能。首先,在最优工艺条件下,制备了以3-氨丙基甲基二甲氧基硅烷(APDMS)为过渡层的GO基复合涂层(APDMS-GO涂层)。其次,对比研究了APDMS-GO涂层和APTMS-GO涂层的摩擦学性能,结果发现两种复合涂层均能够降低基底材料的摩擦系数和磨损率,其中APTMS-GO涂层的减摩效果更好,但是APDMS-GO涂层的减摩抗磨性能也值得肯定。(3)不同结构功能化GO对GO基复合涂层摩擦学性能的影响。首先,以正辛胺基面功能化GO(b-GO)和正辛胺边缘功能化GO(e-GO)为模型化合物,以APTMS为过渡层,在最优的工艺条件下,分别制备了APTMS-b-GO复合涂层和APTMS-e-GO复合涂层。其次,摩擦学性能研究发现,功能化GO复合涂层的摩擦学性能更优异,而且APTMS-b-GO复合涂层的抗磨效果最佳,磨损率降低将近21%。