石墨烯在不锈钢材料应用中的减摩和耐磨特性研究进展

材料间的摩擦和磨损会产生能源和经济上的损耗,高强度的石墨烯为提高材料的减摩和耐磨特性提供了新的途径.不锈钢材料已经在工业领域获得广泛的应用,根据石墨烯和不锈钢材料的结合方式分类,总结了国内外关于石墨烯应用于不锈钢材料减摩降损的研究进展,从不锈钢材料的加工到应用,揭示了石墨烯降低不锈钢摩擦因数的规律.石墨烯纳米颗粒作为切削液添加剂,可以极大降低不锈钢和刀具摩擦界面的摩擦因数,从而提高不锈钢工件表面加工质量.先制备后转移仍是当前石墨烯应用于不锈钢表面的主要方式,石墨烯以固体润滑剂的形式作用于摩擦界面,不锈钢表面的磨损率可以实现下降.激光熔化增材制造技术的不断发展,为石墨烯增强不锈钢复合材料提供有效途径,极大地推动该材料的工程应用进程,也为石墨烯降低不锈钢材料的摩擦磨损提供了新的研究方向.最后,通过对石墨烯降低不锈钢材料摩擦磨损的研究总结,指出了当前研究存在的部分问题并提出了解决措施,展望了该方向的应用前景.     

金刚石表面生长石墨烯的纳观尺度机理研究进展

近年来，将石墨烯转移至金刚石表面形成的石墨烯/金刚石异质结构在精密制造、电子制造等领域展现出显著优势，但石墨烯本征特性会因转移至介电基材后缺陷和界面处的声子散射而明显减弱。因此，以金刚石作为衬底直接生长石墨烯成为获得高质量石墨烯/金刚石异质结构的一种全新尝试。虽然以金刚石作为衬底相比于其他介电材料拥有众多优势，但是现阶段在金刚石表面生长的石墨烯通常存在晶格缺陷多、畴区尺寸小等缺点，也缺乏纳观尺度下金刚石结构表面石墨烯生长的机理解析和理论指导。本文评述了在金属催化、非金属诱导和高温热解三种催化方式下金刚石表面生长石墨烯的纳观尺度机理研究进展，对不同催化方式下金刚石表面生长石墨烯的原子机理进行了总结，并对不同催化条件下生长石墨烯的典型结果进行对比分析，最后归纳了金刚石结构表面生长石墨烯研究所面临的关键问题与挑战，展望了基于金刚石表面石墨烯生长研究的发展方向，可为高质量石墨烯/金刚石异质结构的研究与应用提供有益借鉴。     

石墨烯与不锈钢微结构表面黏附行为的分子动力学模拟研究

石墨烯和不锈钢的黏附结合对石墨烯在不锈钢材料表面的应用有着重要的意义。不锈钢表面形貌会影响石墨烯的黏附行为，合理的微结构形貌和参数有利于石墨烯的黏附，提升不锈钢表面石墨烯的综合性能。本工作建立了矩形、波纹、半圆以及尖峰截面微结构不锈钢的分子动力学仿真模型，探究了微结构与石墨烯之间的黏附能以及竖直作用力，揭示了石墨烯在不锈钢表面的黏附机理。研究表明：石墨烯的黏附状态受微结构形貌和参数的影响。在仿真中微结构表面石墨烯处于完全黏附状态时，黏附能均达到最大值；在矩形和波纹截面微结构中，通过调节参数可以实现不同的石墨烯黏附状态；竖直作用力受到微结构形貌的影响显著，相同微结构形貌下不同黏附状态的石墨烯的竖直作用力相差很小；竖直作用力对石墨烯的约束贡献很小，水平作用力是保持石墨烯稳定黏附的主要因素。研究结果可为石墨烯在不锈钢表面的黏附应用提供理论指导。