本文要点：

石墨烯填料在陶瓷复合材料的摩擦学行为中的作用

成果简介

对包含石墨烯纳米片的立方氧化钇稳定的氧化锆陶瓷复合材料进行干式往复滑动试验。与未填充的陶瓷相比，该复合材料具有出色的摩擦响应，特别是耐磨性显着提高了两级以上。这些复合材料增强的摩擦学响应远远大于通常报道的陶瓷/石墨烯材料。通过结合共焦拉曼，扫描电子和原子力显微镜对磨损表面进行深入分析，基于石墨烯胶卷发现在厚厚的碳质摩擦膜上存在大量扭曲，该胶卷起着决定性的作用，通过碳纳米管极大地改善了复合材料的摩擦学性能。

图文导读

图1。7GNP（a）和21GNP（b）复合材料断裂表面的FESEM显微照片显示出GNP均匀分散在陶瓷基体中。GNP优先显示ab平面垂直于SPS按压轴。

图2。a）线性往复式板载测试结构示意图，b）摩擦系数（μ）演变为不同的材料，c）稳态摩擦系数，d）磨损率

图3。FESEM显微照片，及拉曼光谱

图4。a）FESEM显微照片，显示11GNPs复合摩擦膜顶部有许多卷，左下角有两个卷的细节。b）和c）FESEM和d）为拉曼分析选择的轧辊的地形AFM图像。e）和f）在X–Y平面上的伪彩色拉曼图像，取自AFM插图，分别沿d）中的虚线在Z方向上进行深度扫描。e）中的黄色强度随荧光度的增加而增加；而随着瑞利散射，在f）中增加。g）在图e）和f）的位置1-4处获得的单个拉曼光谱。

图5。a）轧辊形成示意图。（a–f）基质内GNP的FESEM显微照片（a），片状GNP剥落（b），摩擦膜（c），基于GNP的长卷（d），由不同卷组合而成的扭曲卷（e），以及卷积在模腔中的卷积（f）。

小结

本文在干燥测试条件下，将石墨烯基填料添加到8YSZ基质中极大地增加其摩擦学响应。与其他陶瓷/石墨烯摩擦系统相比，摩擦系数的大幅降低和耐磨性的显着提高均远超其他。从仅填充材料的严格状态到仅含7.0％（体积）石墨烯填料的复合材料中的轻度磨损，磨损也经历了强烈的演变。这种反应显然与以下方面有关：首先，在复合材料的磨损表面上形成附着力良好且连续的厚厚的碳质三元醇膜，该膜可用作自润滑和磨损保护层，重要的是，在摩擦膜上形成了数百个石墨烯基扭曲辊，从而产生了类似轴承的效果，极大地降低了摩擦和磨损。这项研究明确地阐明石墨烯填料在陶瓷复合材料的摩擦学行为中的作用。

文献：

Rolledandtwistedgrapheneflakesasself-lubricantandwearprotectingfillersintoceramic

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