石墨烯因其超高的力学强度、优异的电导率及热导率,展现出广泛的应用前景。石墨烯是目前已知的电学性能最出色的材料,悬空单层石墨烯的载流子迁移率比铜高4~5个数量级,而铜的载流子浓度更好,因此,可通过复合效应和协同效应获得超高导电性能材料。石墨烯也具有优异的机械性能,由于片层之间的剪切力很小,理论上具有比石墨更低的摩擦系数。同时,石墨烯非常适宜作为微/纳器件的纳米润滑薄膜,用来减小微/纳尺度下接触表面的粘着和摩擦。Magnéli相是一系列非理想化学计量比钛氧化物的统称,其化学通式为 TinO2n+1(4≤n≤10),常温下一般为蓝黑色粉末。Magnéli相中的Ti4O7具有其他各相不可比拟的优点,Ti4O7的单晶电导率达1035S/cm。同时其机械强度高,晶体结构中具有金红石型 TiO2的正八面体单元,结构稳定,在高温下具有自润滑性能,目前已引起研究者的密切关注。得益于优异的电学性能和力学性能,MAX 相、Magnéli相和石墨烯等在导电耐磨自润滑涂层的制备过程中,具有极为广阔的应用前景,但是其导电性能与金属Cu、Ag和Mo等相比,仍相对较小,因此,未来的研究方向中,研究人员可以通过掺杂等方式形成复合粉体。例如,Cu和Ag金属熔点低,硬度小,因此,可以通过采用低温、高速的冷喷涂技术制备掺杂MAX相、Magnéli相或石墨烯相增强Cu基涂层或Ag基涂层。同时,可以采用MAX相、Magnéli 相包覆易氧化的Cu和Ag等金属,设计并制备出Cu-MAX、Ag-MAX、Cu-Magnéli 和 Ag-Magnéli等核壳结构,并采用高温、高速的超音速等离子喷涂技术制备出相关涂层,也可以将MAX相、Magnéli相等增强相添加在Mo基涂层中来提高其力学性能,有望实现复合涂层的导电性、磨损性和自润滑性同步提升。
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