石墨烯、二硫化钼等二维材料具有优异的物理、化学、力学性能,在纳器件领域有着巨大的应用前景。在纳尺度下,由于器件尺寸减小,其表面效应增大,与其相关的表面力如表面粘附与摩擦磨损等对器件有着重要影响,严重制约着纳器件系统的发展。同时在微/纳机电系统(M/NEMS)的应用中通常会涉及电场的作用,而电场对表面力也会产生一定的影响。因此为了使这些材料更好地应用于纳器件中,有必要对其外电场作用下的摩擦性能进行深入研究。(1)分别通过给样品和探针加电压的方式,利用原子力显微镜(AFM)研究了外电场作用下化学气相沉积法制备的石墨烯表面的摩擦性能。结果表明针尖加电压时,摩擦力没有明显变化,但给样品加电压时,摩擦力有明显变化,且摩擦力随着电压的增大而增大,电压越大,摩擦力的增幅也越大。且电压对石墨烯摩擦力的影响是完全可逆的。通过对针尖与样品表面黏附力和静电力研究发现,外加电压导致摩擦力增大的原因是电压变大导致针尖与石墨烯表面间静电力变大,进一步导致粘附力变大,所以摩擦力也变大。(2)在大气室温下,利用原子力显微镜导电探针及局域氧化技术在化学气相沉积法制备的石墨烯表面快速构筑了规则的纳米网格结构,并对其表面摩擦和黏附性能进行了表征,结果显示石墨烯转化为氧化石墨烯后摩擦力增加了近6倍,由于表面粗糙度的增加,石墨烯正常区域的粘附力比纳米网格的粘附力稍大。(3)通过微机械剥离法制备得到二硫化钼纳米片,并利用原子力显微镜对其摩擦性质进行了表征。发现对针尖施加外加正向电压时,摩擦力明显增大,且外加电压越大,摩擦力越大;当针尖施加负向电压时,摩擦力具有类似的增大趋势。同时也发现摩擦力随电压的变化是可逆的,显示电压对摩擦力的控制具有很好的开关效应。