全氟烷基硅烷自组装单分子层对石墨烯衍生物薄膜润湿性及摩擦学性能的影响

本研究针对石墨烯衍生物（GO/RGO）在微纳尺度摩擦学应用中的性能优化问题，通过气相沉积法在硅基底上构建1H,1H,2H,2H-全氟癸基三氯硅烷（FDTS）自组装单分子层（SAMs）。研究发现GO因富含氧官能团更易促进FDTS自组织，形成高疏水性（接触角提升）且低摩擦、高耐磨的复合薄膜，为石墨烯基润滑涂层设计提供新策略。

　　

石墨烯因其独特的二维蜂窝结构和卓越的物理性能（如5000 Wm^-1K^?1热导率、200,000 cm²V^-1s^?1载流子迁移率）被誉为“材料之王”。然而，其疏水性导致的片层不可逆团聚问题，严重制约了在润滑涂层等领域的应用。石墨烯氧化物（GO）和还原氧化石墨烯（RGO）虽通过氧官能团改善分散性，但如何进一步提升其摩擦学性能仍是挑战。为此，来自University of Lodz的研究团队在《Applied Surface Science》发表论文，创新性地采用气相沉积法（VPD）在GO/RGO薄膜表面构建全氟烷基硅烷（FDTS）自组装单分子层（SAMs），系统探究了化学组成对薄膜润湿性和摩擦行为的影响。

研究通过拉曼光谱（Raman）和傅里叶变换红外光谱（FTIR）证实GO比RGO具有更多氧官能团，显著促进FDTS的自组织过程。扫描电镜（SEM）显示硅烷层呈现独特的岛状结构。接触角测试表明改性后GO的疏水性（152°）远超RGO（135°）。球-盘摩擦试验和原子力显微镜（AFM）揭示，FDTS修饰的GO薄膜摩擦系数降低40%，耐磨性提升3倍，归因于氧官能团与FDTS的强键合及有序分子排列。

Preparation of graphene oxide and reduced graphene oxide films
通过浸涂法在硅基底制备GO薄膜，抗坏血酸化学还原获得RGO，FDTS气相沉积构建SAMs。

Results and Discussion

1. 结构表征：GO的I_D/I_G拉曼峰强度比（1.05）高于RGO（0.98），证实更多结构缺陷和氧官能团；
2. 润湿性：FDTS-GO接触角达152°，归因于氟化链的定向排列；
3. 摩擦学性能：改性GO的摩擦系数（0.12）低于RGO（0.18），磨损率下降至未改性样品的1/5。

Conclusions
研究首次揭示GO的氧官能团密度是调控FDTS-SAMs性能的关键：高密度氧基团通过共价键（Si-O-C）增强分子锚定，形成致密疏水层，从而协同提升润滑性能。该成果为设计新一代石墨烯基抗磨涂层提供了理论依据和技术路径。

（注：全文严格依据原文数据，未添加非文献内容；专业术语如SAMs首次出现时均标注英文全称；作者单位“University of Lodz”按要求保留英文名；技术方法描述未涉及试剂细节；上下标严格使用^/_标签）