硅材料由于自身优异的特点,近年来在光电器件及微纳器件上得到了广泛的应用,但其在应用场合上产生的摩擦、磨损、黏附等问题也引起了人们的重视。为了减轻硅的摩擦磨损,本文以石墨烯及氧化石墨烯作为添加剂,在单晶硅试件表面进行微摩擦学行为试验,结合分子动力学分析,探究石墨烯类添加剂在单晶硅表面的减磨润滑作用。根据石墨烯类添加剂在单晶硅表面的微摩擦学行为试验研究,选用了UMT-2微摩擦试验台进行摩擦磨损试验。基于试验台的测试原理和试件的安装方式,设计了直径为3 mm的圆形单晶硅上试件和15?10 mm的方形单晶硅下试件,并采用DRIE方法对试件的织构进行了微米量级的加工。依据润滑液的自身特性及与单晶硅表面的浸润性能,选用二甲基硅油作为试验的基础液,同时选用了相关的试验材料和试验设备。基于分子动力学模拟的方法,研究了石墨烯以及氧化石墨烯作为二甲基硅油添加剂在硅表面间的运动剪切行为。讨论了模拟润滑体系的速度分布与温度分布,发现润滑液分子与单晶硅表面产生了很强的吸附作用。分析了润滑体系的剪切应力,发现石墨烯及氧化石墨烯作为二甲基硅油添加剂均能减小体系的剪切应力。讨论了温度及压强对润滑体系剪切应力的影响,结果表明温度在298 K时,润滑体系的剪切应力最低;在一定的范围内,随着压力的增加系统的剪切应力也随之增加,体系的润滑性能变差。采用超声分散法对石墨烯及氧化石墨烯在二甲基硅油中进行了分散。采用UMT-2微摩擦试验台,进行了石墨烯及氧化石墨烯作为二甲基硅油添加剂在单晶硅表面的微摩擦试验,测量了不同质量分数下单晶硅试件的摩擦系数,并利用扫描电子显微镜对试件磨损后的形貌进行了显微表征。同时,进行了不同织构试件、不同往复运动速度和不同施加载荷下,石墨烯类添加剂在单晶硅表面的润滑试验,测试了不同工况下试件的摩擦系数。结合分子动力学分析,讨论了添加剂在不同质量分数下,单晶硅试件的摩擦系数变化规律以及磨损后的表面形貌。分析了不同织构试件、不同往复运动速度和不同施加载荷对石墨烯和氧化石墨烯作为添加剂的润滑性能影响。结果表明石墨烯和氧化石墨烯在单晶硅表面产生了良好的减磨润滑作用,并对磨损表面起到了修复作用。石墨烯和氧化石墨烯在单晶硅表面产生了化学保护膜和物理保护膜,保护膜受速度的影响较小且承载能力较强。氧化石墨烯含氧基团的存在,使其与单晶硅表面存在更强的吸附作用,进一步降低了摩擦过程中的剪切应力。该论文有图56幅,表6个,参考文献98篇。