原子尺度摩擦是近年来纳米摩擦学研究的热点问题。大量研究表明,原子尺度摩擦规律显著区别于宏观尺度的摩擦规律。在原子尺度上,摩擦现象十分复杂,目前对摩擦耗散机理的解释尚不完善。深入研究原子摩擦行为,不仅具有重要的工业应用价值也是重要的科学问题。本文主要研究石墨烯材料基本的滑动摩擦性质。石墨烯具有优异的力学性能,其面内碳原子间共价键作用很强。作为一种严格意义上的二维材料,石墨烯的结构十分稳定,具有原子级的平整表面,且原子结构有序排布。基于这些优异性质,石墨烯成为研究原子尺度摩擦规律的理想材料。此外,清楚地认识石墨烯摩擦行为,也可为石墨烯基微纳电子机械系统设计提供理论指导。本文的主要研究内容如下:(1)研究了基底支撑刚度对石墨烯摩擦性能的影响。利用分子动力学模拟,计算了单层正六边形石墨烯片在弹簧支撑的石墨烯基底表面的滑动摩擦行为。结果发现,摩擦力随支撑弹簧刚度的增大呈指数减小。软基底的刚度成为影响摩擦的重要参数,如稳定的超滑状态可能受到破坏。通过进一步分析摩擦与体系变形之间的关系,发现压入深度是影响软基底表面摩擦的主要因素。(2)研究了滑块刚度对石墨烯摩擦性能的影响。基于分子动力学模拟,分别考察了石墨烯滑块和块体金刚石滑块与弹簧支撑的石墨烯基底间的滑动摩擦。结果表明,对于较硬的基底,当石墨烯或金刚石滑块与其接触时均表现出明显的边界效应,且该效应对摩擦起主导作用。对于较软的基底,当金刚石滑块与其接触时边界效应依然显著,但是石墨烯滑块与软基底间的摩擦中存在的边界效应明显减弱。产生这一差异的主要原因是刚度不同的滑块与基底接触时层间压力分布规律不同。另外,还研究了支撑刚度、法向载荷对层间超滑行为的影响,得到了非公度接触时摩擦力与基底表面压入深度的直接关系。(3)研究了接触边界方向对石墨烯层间摩擦的影响。利用分子动力学模拟,计算了非公度接触的矩形石墨烯滑块与石墨烯基底表面之间的滑动摩擦。结果显示,摩擦力的大小显著依赖垂直于滑块运动方向的边界长度,而受平行于运动方向的滑块边界长度的变化影响甚微。主要原因是滑块的前后端边界原子数增多时产生更明显的边界效应所致。(4)研究了悬空石墨烯表面摩擦对载荷的依赖性。利用分子动力学模拟,考察了半球形金刚石探针沿四边固支的矩形悬空石墨烯基底表面的滑动摩擦行为。结果表明,摩擦力与法向载荷、实际接触面积之间呈非线性变化关系,与块体材料的摩擦特征区别显著。