石墨烯对基体材料性能的影响主要包括力学性能和摩擦学性能两个方面：石墨烯本身具有很高的强度，掺杂到材料中可以起到增强增韧作用，此外石墨烯的存在可以抑制晶粒的过度生长，从而提高材料的力学性能；石墨烯可以在摩擦界面形成转移膜，产生良好的自润滑效应，界面以下的石墨烯还可以有效分散应力，防止应力集中或向基体深处传递而引发的严重磨损，从而使材料获得优异的抗磨减摩性能。金属或陶瓷粉末在烧结过程中，由于表面能减小的趋势，会发生晶粒的融合生长，产生晶粒粗化现象，这一现象在烧结后期的保温阶段尤为明显。晶粒的过度生长容易在材料内部形成孔隙，降低致密度，增加内应力，造成材料的力学性能下降. 石墨烯可以对晶粒产生包裹和隔离效应，抑制晶粒的过度生长使晶粒细化，有利于材料性能的提升. 转移膜(Transfer film)理论是石墨烯基自润滑材料重要的抗磨减摩机理，摩擦过程中石墨烯从材料内部拉出，附着在摩擦表面形成转移膜，石墨烯的层间低剪切强度使得转移膜具有良好的减摩作用，而且石墨烯转移膜可以将两摩擦表面隔离开，并能有效分散摩擦应力，起到优异的抗磨作用. 对材料摩擦表面及对偶摩擦表面的观察均发现了转移膜的存在(SEM和拉曼光谱表征)。有研究指出，纳米结构材料的主要磨损机制是磨损界面亚表层的动态再结晶作用。Yao等研究了纯铜材料的磨损特性，他们指出磨损界面由表层的纳米结构混合层和亚表层的动态再结晶结构组成，动态再结晶的晶粒尺寸显著影响磨损性能，晶粒尺寸越小，抗磨性能越好。
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