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        石墨烯表面結(jié)構(gòu)與其摩擦性能的關(guān)系

        2023-01-09 05:11:49靳愛(ài)民
        石油煉制與化工 2022年6期
        關(guān)鍵詞:納米材料摩擦力摩擦

        從技術(shù)進(jìn)步角度而言,多層石墨烯是一種很有前途的碳基納米材料,但其表面結(jié)構(gòu)和性能之間的關(guān)系尚不完全清楚。釜山國(guó)立大學(xué)的科學(xué)家們最近的一項(xiàng)研究分析了多層石墨烯表面的納米褶皺對(duì)摩擦力產(chǎn)生的影響。他們的發(fā)現(xiàn)有可能為石墨烯固體潤(rùn)滑劑和微/納米級(jí)機(jī)械設(shè)備的應(yīng)用鋪平道路。

        石墨烯由單層碳原子組成,是碳基二維納米材料。它具有許多特性,可以在下一代電子、光學(xué)、催化、生物醫(yī)學(xué)和許多其他領(lǐng)域加以利用。近年來(lái),許多科學(xué)家將注意力集中在化學(xué)氣相沉積(CVD)技術(shù),它是一種生產(chǎn)大片石墨烯的低成本技術(shù),取代了傳統(tǒng)的機(jī)械剝離法,后者只能生產(chǎn)小片石墨烯。然而,采用CVD技術(shù)制備的石墨烯存在大量的表面結(jié)構(gòu)和缺陷,包括褶皺、晶粒界面(非連續(xù)結(jié)晶)和雜原子。由于石墨烯非常薄,即使表面微小的起伏也會(huì)對(duì)其性能產(chǎn)生極大影響,因此“表面-性質(zhì)”關(guān)系成為一個(gè)重要的研究領(lǐng)域。研究小組首先使用原子力顯微鏡(AFM)的原子探針對(duì)CVD多層石墨烯的表面進(jìn)行刮擦,將聚合物殘?jiān)宄?。然后使用AFM成像、摩擦力顯微鏡和拉曼光譜進(jìn)行鑒別,研究各種表面結(jié)構(gòu)以及它們?cè)诩{米尺度下對(duì)摩擦產(chǎn)生的影響。有趣的是,他們發(fā)現(xiàn)只有頂層石墨烯的扭曲會(huì)影響納米層間的摩擦力,摩擦力隨載荷變化。

        發(fā)動(dòng)機(jī)油等液體潤(rùn)滑油不適合外太空或極地等惡劣環(huán)境,但石墨烯良好的機(jī)械摩擦性能使其成為理想的無(wú)毒替代品。多層CVD石墨烯的另一個(gè)潛在應(yīng)用為需要對(duì)摩擦進(jìn)行精確控制的微/納米器件領(lǐng)域。

        [靳愛(ài)民摘譯自Science News,2022-03-09]

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