本文要点：

1、粘附对石墨烯的平面内磨损的重要性

2、有益于层状材料润滑涂层的设计

成果简介

粘附在石墨烯层在基底上的抗磨性能中起重要作用。这里研究了通过化学气相沉积在铜箔上生长的单层石墨烯的内部区域的磨损性质。通过将氧化铜基材改变为两个氧化度并且保留完整的石墨烯来控制粘合强度。对于具有低氧化度（LOD）或高氧化度（HOD）的铜基板上的石墨烯层，发现在褶皱位置处相同的法向力下开始磨损。然而，随着磨损程度，对于LOD基板，覆盖石墨烯层逐渐磨损，而对于HOD基板，石墨烯层快速剥离。通过间接测量石墨烯和基板之间的附着力，以及有限元分析，结果表明，不同磨损现象是由于石墨烯和LOD基板之间的粘附力高于石墨烯和HOD基板之间的粘附力。该研究提供了关于单层材料和基材之间的粘附力对抗磨性能的影响，将有益于层状材料润滑涂层的设计。

图文导读

图1、a）基板的光学图像。b）在（a）中标记的具有不同氧化度的基材上的XPS测量结果。c）（a）中用红色方块表示的基板的AFM形态图像。d）具有不同氧化度的基板上的石墨烯层的拉曼光谱。

通过使用相同的AFM尖端（DCP20）刮擦石墨烯层来进行LOD和HOD基板的磨损测试。

图1、a）在LOD衬底上的相同位置处的摩擦力图像，法向力以0.μN的间隔从0.变化到1.48μN。从赫兹理论估计的相应法向应力在左下角周围的每个图像内被标记。

b）HOD基板上的摩擦力图像。

c）在（a）中的白色方形区域内测量的摩擦力图像，法向力以0.μN的间隔从1.进一步增加到3.μN。

d）如（a）-（c）所示的磨损区域的定量估计。

图3、a）磨损区域的光学图像。b）与（a）中所示区域相关的拉曼光谱。c）磨损区域的光学图像。d）与（c）中所示区域相关的拉曼光谱。

图4、a）LOD和b）HOD基板上获得的迹线回扫图像。

图5、石墨烯/铜上刚性球的有限元模拟。

图6、磨损机理示意图。对于LOD和HOD基板，

a）石墨烯在褶皱区域处损坏。

b）在摩擦测试期间将发生面内缺陷。

c）石墨烯仅在LOD底物上缓慢剥落。

d）石墨烯剥落仅在HOD底物上快速发生。

小结

实验表明，石墨烯在LOD衬底上表现出比HOD衬底更好的抗磨性能。具体，首先石墨烯层在褶皱区域被破坏，并且石墨烯在LOD基板上的损坏沿着受损线缓慢地发展，而在HOD基板上，石墨烯以大片的形式迅速剥离。通过AFM得到的粘附力测试和粘滑图像，发现HOD基板和石墨烯之间的粘附力弱于LOD基板和石墨烯之间的粘附力。通过有限元模拟，我们发现石墨烯在磨损试验中在低粘附性基底上承受了更高的面内和面外应力。从而发现在HOD基板上以大片形式快速磨损石墨烯是由于石墨烯和基板之间的粘附力弱。研究强调了粘附对石墨烯的平面内磨损的重要性，并提供了调整基板上2D材料的抗磨性能的方向。

文献：

TheImpactsofAdhesionontheWearPropertyofGraphene