兰州化物所石墨烯薄膜研制及其摩擦学性能研究获得新进展

2010-10-21 15:01 来源: 中国科学院
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石墨烯氧化物在单晶硅基底上的多步组装示意图

  中科院兰州化学物理研究所固体润滑国家重点实验室聚合物摩擦学组在石墨烯(Graphene)薄膜研制及其摩擦学性能研究方面获得新进展。

  石墨烯是单层碳原子紧密排列而形成的一种炭质新材料,具有单层二维蜂窝状(Honeycomb)晶格结构,是目前世界上公认的最薄的二维材料(厚度只有0.335 nm)。由于其特殊的微观结构,石墨烯具有极好的力学、热导性和电学性能,有望在微电子、信息、能源、材料和生物医药等领域具有重大的应用前景。但是,结构完整的石墨烯化学稳定性高,很难将其在器件上进行组装,从而限制了其深入应用。可喜的是,基于氧化石墨烯表面活性官能团而开展的石墨烯功能化研究为其表面组装和修饰提供了可能。

  固体润滑国家重点实验室研究人员利用氧化石墨烯表面的活性环氧基、羧基与氨基的化学作用,将其组装到3-氨丙基三乙氧基硅烷自组装薄膜(APTS-SAMs)修饰的单晶硅基底表面,然后进行热还原处理,得到了还原的石墨烯氧化物。对制备的样品进行摩擦学性能表征,发现所获得的薄膜具有较低的摩擦系数和优异的抗磨损性能。

  该项研究有望为微/纳机电系统(MEMS/NEMS)提供一种新的润滑体系,具有重要的科学和现实意义。研究结果发表在近期的Langmuir上(2010,26(20),15830-15836)。

  该项研究得到了国家自然科学基金和中科院“百人计划”科研项目的支持。