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Erschienen in: Tribology Letters 3/2021

01.09.2021 | Original Paper

Effects of Environmental Moisture and Functional Groups on the Sliding Adhesive Behaviour of Graphene Steps

verfasst von: Hao Fu, Fangli Duan

Erschienen in: Tribology Letters | Ausgabe 3/2021

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Abstract

We carried out molecular dynamics simulations to study the effects of environmental moisture and functional groups on the sliding adhesive behaviour of graphene steps at the atomic scale. Environmental water plays a dual role in separating interfaces and additional passivation during the sliding process. For a diamond tip, functionalization of graphene steps exhibits different chemical properties. Hydroxyl passivation graphene step can destroy interfacial water layers due to high chemical activity and participation in forming a filter, thereby significantly enhancing interfacial contact area and interfacial bond strength. By contrast, the graphene step passivated by hydrogen atoms has less influence on the interfacial water layers, and no apparent adhesion is observed. Besides, the presence of graphene step significantly weakens the wear resistance of graphene sheets. And different environmental conditions and functional groups weaken it to various degrees. Generally speaking, the abrasion resistance of graphene sheets in a water environment is better than that in a vacuum environment. Excluding the influence of environmental moisture, wear resistance of graphene step edges with hydrogen passivation is better than that with hydroxyl passivation. This work provides new and further insights into the process and mechanism of sliding adhesive behaviour of graphene steps.

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Literatur
25.
Zurück zum Zitat Nielson, K.D., Duin, A.V., Oxgaard, J., Deng, W.Q., Goddard, W.A.: Development of the ReaxFF reactive force field for describing transition metal catalyzed reactions, with application to the initial stages of the catalytic formation of carbon nanotubes. J. Phys. Chem. A 109, 493–499 (2005). https://doi.org/10.1021/jp046244dCrossRef Nielson, K.D., Duin, A.V., Oxgaard, J., Deng, W.Q., Goddard, W.A.: Development of the ReaxFF reactive force field for describing transition metal catalyzed reactions, with application to the initial stages of the catalytic formation of carbon nanotubes. J. Phys. Chem. A 109, 493–499 (2005). https://​doi.​org/​10.​1021/​jp046244dCrossRef
Metadaten
Titel
Effects of Environmental Moisture and Functional Groups on the Sliding Adhesive Behaviour of Graphene Steps
verfasst von
Hao Fu
Fangli Duan
Publikationsdatum
01.09.2021
Verlag
Springer US
Erschienen in
Tribology Letters / Ausgabe 3/2021
Print ISSN: 1023-8883
Elektronische ISSN: 1573-2711
DOI
https://doi.org/10.1007/s11249-021-01481-3

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