近年来，石墨和石墨烯的超滑性引起了越来越多的兴趣。然而，如何在高接触压力下于石墨烯层之间获得持久的超滑性，仍然是一个艰难的挑战，且这也被迫切需要。这里，我们报道了一种测量：石墨烯与石墨烯、石墨烯与六方氮化硼（h-BN）之间于高接触压力下的滑动摩擦，该测量是通过使用无金属催化剂的化学气相沉积制备的石墨烯涂覆的微球（GMS）探针。在局部粗糙表面接触压力高达1 GPa下实现了超低且稳定的摩擦系数（0.003），且在任意相对转角下，超滑的实验结果不易受环境气氛和湿度影响，能够在干燥氮气、大气和潮湿空气（相对湿度51%）下实现。这种超滑现象可归因于随机取向的石墨烯纳米晶粒覆盖的多重接触导致的可持续整体不可通约性。此外，该石墨烯探针方法可推广到其他二维（2D）材料或者异质二维材料间的固体超滑研究。

               Figure1. 石墨烯涂覆SiO2微球探针的制造工艺示意图

 

Figure2. 多层石墨烯（MLG）涂覆SiO2微球的结构表征。（a）石墨烯涂覆微球探针的扫描电镜侧视图；（b）石墨烯涂覆微球探针的扫描电镜俯视图；（c）在微球上MLG的拉曼光谱（Raman）；（d）MLG涂覆在SiO2微球上的投射电镜图；（e）在d中标记红色方形的放大图

 

Figure3. 石墨烯涂覆微球摩擦学行为。（a）摩擦力与不同组合滑动材料施加法向载荷的函数关系；（b）SiO2微球与HOPG（SiO2/HOPG）、MLG-涂覆SiO2微球与HOPG（MLG/HOPG）之间滑动摩擦力与施加法向载荷的函数关系；（c）MLG/HOPG（施加载荷1.45 mN）和SiO2/HOPG（施加载荷1mN）的摩擦力随时间的演变过程；（d）MLG/h-BN之间的摩擦力与载荷的函数关系，其中，插图为摩擦试验的示意图

Figure4. 随机取向的多重接触模型的仿真结果。（a）该试验系统的侧视图；（b）该试验系统的俯视图；（c）随机取向的多重模型的滑动摩擦力与相应的模型相比（施加负载为320 nN）；（d）两种模型的摩擦力与施加载荷的函数关系。

　　该研究工作于2017年发表在Nat. Commun.( 来源：石墨烯网)