石墨烯作為納米量級的超薄二維材料,具有極高的面內(nèi)強(qiáng)度以及優(yōu)異的潤滑性能,當(dāng)石墨烯的厚度下降至一個原子層時,石墨烯表面仍然具有突出的低摩擦能力,是作為微/納機(jī)電系統(tǒng)（M/NEMS）中超薄潤滑薄膜的首選。M/NEMS在頻繁啟動、持續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)等不同的應(yīng)用條件下,對潤滑材料的要求也各不相同,因此需要對石墨烯表面的摩擦性能進(jìn)行充分的研究。然而,石墨烯的表面摩擦如粘滑運(yùn)動、瞬態(tài)摩擦增強(qiáng)等的研究仍有著很多的空白�；谝陨显�,本文利用原子力顯微鏡（AFM）對石墨烯表面的摩擦特性進(jìn)行了研究:首先,石墨烯表面的周期性摩擦增強(qiáng)現(xiàn)象主要是由針尖-石墨烯表面間的接觸面積演化和接觸質(zhì)量演化耦合造成的,分析了粘滑周期內(nèi)的褶皺變化和接觸質(zhì)量變化�；贔KT模型,建立了尖端在懸浮石墨烯上滑動的物理模型,將周期性作用勢建立在尖端原子處,利用彈簧連接石墨烯原子,建立起系統(tǒng)摩擦增強(qiáng)的動力學(xué)方程。指出了橫向力校準(zhǔn)理論中的Ogletree法和Varenberg法在引入粘附力上的誤區(qū),確定Ogletree楔形法為納米摩擦實驗最優(yōu)的橫向力校準(zhǔn)理論。利用機(jī)械剝離法制備出單層、少層的石墨烯,并以光學(xué)顯微鏡、拉曼光譜及AFM檢測進(jìn)行了精確表... 

【文章來源】：哈爾濱工業(yè)大學(xué)黑龍江省 211工程院校 985工程院校

【文章頁數(shù)】：70 頁

【學(xué)位級別】：碩士

【文章目錄】：
摘要
Abstract
第1章 緒論
    1.1 課題背景及研究的意義
    1.2 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀及分析
        1.2.1 納米摩擦理論模型
        1.2.2 石墨烯表面摩擦的電子-聲子耦合的能量耗散機(jī)制
        1.2.3 石墨烯表面摩擦的粘著褶皺效應(yīng)
        1.2.4 石墨烯表面摩擦的接觸質(zhì)量演化效應(yīng)
        1.2.5 石墨烯表面的電場變化特性
    1.3 國內(nèi)外文獻(xiàn)綜述簡析
    1.4 本文的主要研究內(nèi)容
第2章 石墨烯表面納米摩擦理論模型及AFM橫向力校準(zhǔn)理論對比
    2.1 引言
    2.2 石墨烯表面納米摩擦的基本概念及機(jī)理分析
        2.2.1 石墨烯表面納米摩擦的基本概念
        2.2.2 石墨烯表面納米摩擦機(jī)理分析
    2.3 石墨烯表面納米摩擦理論模型
        2.3.1 石墨烯表面納米摩擦模型的動力學(xué)方程建立
        2.3.2 模型參數(shù)設(shè)置條件
    2.4 AFM橫向力校準(zhǔn)理論對比及實驗結(jié)果分析
        2.4.1 AFM橫向力校準(zhǔn)理論對比分析
        2.4.2 橫向力校準(zhǔn)實驗結(jié)果分析
    2.5 本章小結(jié)
第3章 石墨烯樣品的制備、表征及表面納米摩擦特性檢測
    3.1 引言
    3.2 單層、少層石墨烯樣品的制備、表征
        3.2.1 石墨烯樣品的制備
        3.2.2 石墨烯樣品的表征
    3.3 石墨烯表面摩擦穩(wěn)態(tài)時的平均摩擦力檢測及分析
    3.4 石墨烯表面摩擦穩(wěn)態(tài)時的粘滑摩擦力檢測及分析
    3.5 石墨烯表面瞬態(tài)摩擦增強(qiáng)特性檢測及分析
    3.6 本章小結(jié)
第4章 探針剛度對石墨烯摩擦特性的影響及電場變化特性檢測
    4.1 引言
    4.2 探針剛度對石墨烯表面穩(wěn)態(tài)摩擦特性的影響
        4.2.1 探針剛度對平均摩擦力的影響
        4.2.2 探針剛度對粘滑摩擦力的影響
    4.3 探針剛度對石墨烯表面瞬態(tài)摩擦增強(qiáng)特性的影響
        4.3.1 探針剛度對摩擦增強(qiáng)強(qiáng)度的影響
        4.3.2 探針剛度對飽和距離的影響
    4.4 石墨烯表面的電場變化特性檢測
        4.4.1 石墨烯表面電場變化的層依賴性檢測
        4.4.2 石墨烯孤島加工及納米摩擦誘導(dǎo)的表面電場變化檢測
    4.5 本章小結(jié)
結(jié)論
參考文獻(xiàn)
致謝


【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
[1]拉曼光譜表征石墨烯結(jié)構(gòu)的研究進(jìn)展[J]. 郝歡歡,劉晶冰,李坤威,汪浩,嚴(yán)輝.  材料工程. 2018(05)
[2]水性聚氨酯/功能化石墨烯納米復(fù)合材料的非等溫結(jié)晶動力學(xué)[J]. 李曉萱,陳濤,伍勝利.  應(yīng)用化學(xué). 2015(11)
[3]石墨烯層數(shù)測量方法的研究進(jìn)展[J]. 姚雅萱,任玲玲,高思田,趙迎春,高慧芳,陶興付.  化學(xué)通報. 2015(02)
[4]石墨烯初探之一——石墨烯及其機(jī)械剝離法制備[J]. 李一恒.  化學(xué)工程與裝備. 2014(10)
[5]拉曼光譜在石墨烯結(jié)構(gòu)表征中的應(yīng)用[J]. 吳娟霞,徐華,張錦.  化學(xué)學(xué)報. 2014(03)
[6]石墨烯的SiC外延生長及應(yīng)用[J]. 陸東梅,楊瑞霞,孫信華,吳華,郝建民.  半導(dǎo)體技術(shù). 2012(09)
[7]原子力顯微鏡摩擦力標(biāo)定的改進(jìn)楔形法[J]. 陳天星,張向軍,孟永鋼.  中國表面工程. 2011(04)
[8]石墨烯的制備研究進(jìn)展[J]. 袁小亞.  無機(jī)材料學(xué)報. 2011(06)
[9]石墨烯片的制備與表征[J]. 馮穎,黃世華,康凱,段曉霞.  新型炭材料. 2011(01)
[10]石墨烯的化學(xué)氣相沉積法制備[J]. 任文才,高力波,馬來鵬,成會明.  新型炭材料. 2011(01)

博士論文
[1]鈣鈦礦太陽能電池的新型界面?zhèn)鬏攲友芯縖D]. 趙曉娟.華中科技大學(xué) 2019

碩士論文
[1]芳綸纖維表面及其功能化[D]. 王君.貴州大學(xué) 2017



本文編號：3039256