【摘 要】
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目的探究石墨烯涂层对单晶铜基底摩擦特性的影响，揭示石墨烯涂层的微观减摩和基底强化机制。方法基于AIREBO、EAM、Lennard-Jones混合势函数和Verlet算法，采用分子动力学法对铜基底/石墨烯涂层（Cu/Gr）和铜基底（Cu）的摩擦行为展开研究，结合基底位错、承载直径、划切圆角、划切刃角的变化规律，分析石墨烯涂层对法向力和摩擦力的影响。结果在纳米压痕中，石墨烯涂层使基底压入边缘处产生划
【基金项目】
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国家自然科学基金（52275455，52005345）； 辽宁省教育厅科学研究经费项目（LJGD2020003，LJKZ0160）；
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目的探究石墨烯涂层对单晶铜基底摩擦特性的影响，揭示石墨烯涂层的微观减摩和基底强化机制。方法基于AIREBO、EAM、Lennard-Jones混合势函数和Verlet算法，采用分子动力学法对铜基底/石墨烯涂层（Cu/Gr）和铜基底（Cu）的摩擦行为展开研究，结合基底位错、承载直径、划切圆角、划切刃角的变化规律，分析石墨烯涂层对法向力和摩擦力的影响。结果在纳米压痕中，石墨烯涂层使基底压入边缘处产生划切圆角，当压入深度为3.0nm时，基底承载直径由4.6nm增大至8.2nm，法向承载力由62.63nN提高至514.32nN；在摩擦过程中，石墨烯涂层抑制了基底表面的犁沟效应，使位错密度由0.06nm-2提升至0.15nm-2；当压入深度相同时，石墨烯涂层使基底具有更小，更稳定的摩擦系数，最终使摩擦系数降低了61.43%～77.81%；当下压力为150nN时，石墨烯涂层使划切刃角由90°降低至32°，摩擦力由75.72nN降低至21.51nN，当Cu/Gr基底上划切刃角由32°降低至17°时，摩擦力由降21.51nN低至9.08nN。结论石墨烯涂层束缚机制增大了基底表面的承载直径，增大了基底内的位错密度，进而提高了法向承载能力，石墨烯涂层束缚机制降低了划切刃角，降低了摩擦力，提升了基底的摩擦性能。
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