石墨烯的纳米摩擦学及磨损性质研究

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本文用溶剂剥离的方法,以高定向热解石墨(HOPG)为原料,在乙醇溶液中超声并离心后,制得的多层石墨烯置于新劈开的云母表面。同时在真空中利用扫描探针显微镜(AFM)对样品的形貌、摩擦力和黏附力进行了测试。研究发现随着石墨烯层数的增加,样品的摩擦力逐渐降低,到大约四个单层石墨烯(~4MLG)之后,它的摩擦系数几乎不变,并且摩擦力也变化不大。但是不同层数的石墨烯薄层的粘附力几乎不可区分,且与云母的黏附力相差不大。另外,通过变化扫描角度和速度,观察同一片层石墨烯的摩擦力的变化,发现不可区分。然而,真空中研究不同层数石墨烯薄层的纳米摩擦过程中,意外地发现多层石墨烯薄层表面存在刮坏的现象:不同层数石墨烯薄层的磨损现象大有不同,~2ML石墨烯比~4ML石墨烯表现出更好的耐磨损性能,并在其后通过变化扫描角度来观察样品的磨损现象。因此得出结论:石墨烯的摩擦性质是他本身的独特性质,而非基底效应、黏附力及褶皱效应的影响;磨损现象则与基底有着密切的关系。
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