侯德良, 肖荣振, 孙朝杰, 杨 兴, 王永富*, 张俊彦,3

(1.兰州理工大学 材料科学与工程学院, 甘肃 兰州 730050;2.中国科学院兰州化学物理研究所 材料磨损与防护重点实验室, 甘肃 兰州 730000;3.中国科学院大学 材料与光电研究中心, 北京 100049)

石墨烯自2004年被发现以来[1]，因其独特的物理化学性质吸引了科学界和工程界的关注[2-7].此外，石墨烯特殊的层状结构和层内极弱范德华力，能有效减少摩擦和磨损，使其在工程领域具有广泛应用潜力[8-11].

目前，大量研究中以润滑添加或平坦基底表面沉积薄膜的方式考察石墨烯摩擦特性[12-16].例如，Ali等[8]用乙醇将少量机械剥离的石墨烯分散到钢片表面，与无分散的裸钢片相比，摩擦系数从1.0降至0.15左右.其团队通过球盘摩擦试验验证了沉积于钢基底单层和多层石墨烯优异的摩擦学性能[17].因铁和石墨烯之间的晶格失配[18-19]，石墨烯薄膜直接沉积到钢表面是非常困难的.雒等[20]以电镀镍作为过渡层，在轴承钢上直接合成了石墨烯薄膜，平均摩擦系数从裸钢的0.8降至0.15.Kim等[21]发现在镍表面生长的石墨烯涂层比在铜表面生长的具有更好的摩擦学性能.薛等[22]综述了石墨烯薄膜和润滑添加剂的研究进展，表明石墨烯可改善基体材料的力学性能及摩擦学性能.总体而言，石墨烯具有改善基体材料摩擦学性能的能力，但是石墨烯制备方法多样性和制备过程复杂性导致石墨烯摩擦性能千差万别，同时也很少有球形金属表面上制备石墨烯薄……