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金属表面氧化石墨烯基复合薄膜的制备及摩擦学性能探究

氧化石墨烯，金属

 作为石墨烯的一种衍生物，氧化石墨烯由于优异的层间易剪切的性能吸引了人们的极大地关注。然而，在宏观尺度钢-钢接触的摩擦下仍然存在摩擦系数不够低且摩擦曲线波动大、不平稳，磨损体积大等问题。在这个工作中，我们采用简单的溶液蒸发的方法，将多层复合薄膜3-氨基丙基三乙氧基硅烷-氧化石墨烯-三氯氧磷（APS-GO-POCl₃）组装在多种金属基底上，如不锈钢基底、钛合金基底、铝合金基底。多层复合薄膜将钢表面的摩擦系数减少至原来的12%，并且磨损体积减少至相同载荷下裸钢表面磨损体积的0.5%。此外，多层复合薄膜对金属基底有一定的防腐蚀性能。利用扫描电子显微镜（SEM）、X射线能谱仪、X射线光电子能谱仪（XPS）、聚焦离子束扫描电镜（FIB-SEM）及透射电子显微镜（TEM）分析磨痕及对偶球的形貌、元素组成及化学状态，结果显示在氧化石墨烯和三氯氧磷的协同作用下，对偶球在与基底对摩的过程中发生了摩擦化学反应，并形成了含磷的摩擦膜，进而达到了减摩抗磨的效果。