| 石墨基材料摩擦界面卷曲结构形成及机理 | |
| 蒋帮政 | |
| Thesis Advisor | 张俊彦 ; 唐宏亮 |
| 2020-05-26 | |
| Degree Grantor | 中国科学院大学 |
| Place of Conferral | 北京 |
| Degree Name | 工程硕士 |
| Degree Discipline | 材料工程 |
| Keyword | 石墨 石墨烯 石墨烯纳米卷 超滑 分子动力学模拟 Graphite Graphene Graphene nanoscrolls Superlubricity Molecular dynamics simulation |
| Abstract | 一般认为石墨的低摩擦是由于其独特的层状结构。早期的研究已经证实，对于完整的单晶石墨，层间弱的范德华力使石墨在摩擦作用下易剪切、易滑移。但在宏观尺度上，石墨的滑移需要越过原子台阶，这一过程需克服较大的能量势垒，导致额外的能量耗散，表现出高摩擦行为。因此，仅仅用层间滑移理论来解释石墨的低摩擦行为是远远不够的。本文考察了石墨摩擦界面的结构演变，并通过分子动力学模拟探究了其结构演变的机理和摩擦学行为。在此基础上，利用石墨的二维衍生物—石墨烯，在金属摩擦界面再现了此种结构演变，实现了金属-金属界面的超滑。具体研究内容包括：(1) 通过高分辨透射电子显微镜观察了石墨摩擦产生的磨屑，发现石墨的片层结构转为卷状结构，在摩擦界面形成了独特的石墨烯纳米卷。(2) 分子动力学模拟表明，这种卷曲结构的形成与摩擦氧化反应有重要关系。通过计算发现，与石墨烯片层结构相比，卷曲结构具有更低的势能，更稳定的结构。卷曲结构的形成降低了界面接触面积，提供了一个“滚动-滑动”摩擦界面，因而，石墨烯纳米卷的形成可能是多晶石墨低摩擦的重要原因。(3) 通过简单的喷涂方法在钢片上制备石墨+MoWS4 异质复合结构，在摩擦应力作用下形成石墨烯纳米卷和特殊的管状结构，金属-金属接触界面转化为摩擦膜-纳米卷/纳米管-摩擦膜复合接触面，提供了非公度滑动界面，从而实现了金属界面的稳定宏观超滑。 |
| Pages | 71 |
| Language | 中文 |
| Document Type | 学位论文 |
| Identifier | http://ir.licp.cn/handle/362003/27360 |
| Collection | 中国科学院材料磨损与防护重点实验室/先进润滑与防护材料研究发展中心 |
| Affiliation | 1.中国科学院兰州化学物理研究所; 2.中国科学院大学 |
| Recommended Citation GB/T 7714 | 蒋帮政. 石墨基材料摩擦界面卷曲结构形成及机理[D]. 北京. 中国科学院大学,2020. |
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