【摘 要】
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人类自第二次工业革命以来,电话、电灯等被发明,进入了电气时代,随着时代的发展,人类社会已经越来越离不开电能。电连接件以不同的材料、不同的接触形式存在于日常生活的各个地方,且电接触涉及极其复杂的物理、化学、机械等过程。因此如何改善电接触界面的稳定性以及电气连接件的可靠性对于现代生活具有重大的意义。石墨烯自2004年第一次被发现以来,其优异的光学、电学、力学特性吸引了大批的科研工作者对其进行研究,在材
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人类自第二次工业革命以来,电话、电灯等被发明,进入了电气时代,随着时代的发展,人类社会已经越来越离不开电能。电连接件以不同的材料、不同的接触形式存在于日常生活的各个地方,且电接触涉及极其复杂的物理、化学、机械等过程。因此如何改善电接触界面的稳定性以及电气连接件的可靠性对于现代生活具有重大的意义。石墨烯自2004年第一次被发现以来,其优异的光学、电学、力学特性吸引了大批的科研工作者对其进行研究,在材料学、微纳加工、能源、生物医学等方面都有显著进展。研究石墨烯的润滑机理及电接触性能,对往后利用石墨烯制备薄膜提供了可靠的实验依据,具有一定的指导意义。本文针对上述两个研究热点,利用电接触微动磨损试验机,采用球/平面接触方式,针对两种石墨烯薄膜的电接触微动磨损性能进行了研究和分析,并利用物理化学分析设备,如光学显微镜、3D形貌仪、X射线能谱仪、Raman光谱仪和扫描电子显微镜等对两种石墨烯薄膜以及磨痕进行表征;评价了两种石墨烯薄膜的摩擦磨损性能和电接触性能,剖析了其润滑机理,并得到了以下三个主要结论:(1)利用自制的电化学沉积设备制备四种不同基体表面粗糙度的石墨烯薄膜,并对薄膜进行了表征;实验结果表明,石墨烯薄膜能完整的覆盖在基体上,薄膜厚度能达到4μm左右,但结合力较弱。(2)由石墨烯酒精溶液滴在试样表面在氮气环境下风干后得到滴涂修饰石墨烯薄膜能够起到稳定电阻使其不发生急剧上升的效果,当酒精溶液浓度为100mg/L时,接触电阻相比于基体接触电阻下降了96%。石墨烯薄膜同时还能起到润滑减磨的效果,减小磨损面积。温度升高会导致接触电阻上升,会使接触电阻发生剧烈的波动。随着温度的升高,磨痕面积减小。因此,石墨烯浓度相同时,200℃时的磨痕最小。在温度相同时,石墨烯溶液浓度越高,磨痕越小。(3)电化学沉积获得的石墨烯薄膜能有效降低摩擦磨损,摩擦系数和磨损量均显著降低。与未经处理的样品相比,表面覆盖石墨烯薄膜的样品的接触电阻明显降低,在实验后期,表面覆盖石墨烯薄膜的试样的接触电阻保持稳定。高温会导致电化学沉积石墨烯薄膜部分剥落,并降低其润滑性,导致样品磨痕面积和磨损量增加。实验证明在适当的砂纸粒度(600CW、1500CW)上研磨制备的基底表面粗糙度1.51μm和1.27μm电化学沉积石墨烯薄膜具有最佳的电接触微动磨损性能以及电学性能
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