目前,随着经济条件的改善,列车数量和速度的提高,列车已成为人们生活中不可缺少的交通工具。然而,列车制动系统故障也带来了一系列的安全隐患。首先,详细介绍了制动摩擦材料的研究历史、特点及其对环境的影响。其次,介绍了石墨烯-聚合物复合材料。石墨烯显示出独特的性能,并给应用于不同领域的轻材料带来了新的挑战。石墨烯的加入给聚合物带来了在机械、电学、热学以及与导电性相关的方面具有惊人性能的材料。不同的方法可以制备出良好的石墨烯-聚合物纳米复合材料。本文综述了这些方法,并讨论了石墨烯与不同聚合物复合的性能。此外,还研究了影响石墨烯增强聚合物纳米复合材料的各种因素。最后,展望了石墨烯-聚合物纳米复合材料的发展前景。在我们的研究中,我们使用聚酰亚胺作为一种优良的聚合物基体材料,具有优异的机械性能、耐高温性和耐腐蚀性,被认为是一种潜在的材料。但由于其耐磨性差,不能广泛用作摩擦材料。氧化石墨烯是一种富含含氧官能团的石墨烯衍生物。它具有独特的二维纳米层状结构、优异的力学性能、良好的热性能,特别是良好的水溶性,能很好地分散在聚合物基体的水相中。因此,可以将其作为一种新型的理想填料添加到聚合物基体中,以期改善聚合物基体的各方面性能,包括改善摩擦特性。本课题采用化学分散法制备氧化石墨烯;采用原位法制备了氧化石墨烯和六方硼（G0/h-BN）,并与聚酰亚胺（PI）混合。用红外光谱和X射线衍射对GO/h-BN/PI复合材料的结构进行了表征,并用扫描电镜（SEM）对其分散状态进行了分析。用MM-200摩擦磨损试验机研究了聚酰亚胺氧化石墨烯与六方氮化硼复合材料在干摩擦条件下的摩擦磨损性能。用光学显微镜观察了复合材料的磨损表面形貌,揭示了复合材料的摩擦磨损机理及压缩和热性能。摩擦学性能测试表明,GO片与h-BN颗粒在摩擦学性能测试中具有明显的协同效应。0.8%GO/h-BN含量在200N载荷下摩擦系数最低。因此,与纯PI相比,GO/h-BN的加入显著降低了摩擦系数和磨损率。未填充PI的磨损机理表面粗糙;GO/PI表面有凹坑和裂纹,而GO/h-BN/PI表面光滑,具有良好的摩擦学性能。纯PI膜的抗压强度为94MPa。当h-BN含量为1wt%时,原位聚合法制备的复合膜的抗压强度为103MPa。此外,原位聚合法制备的1wt%GO和1wt%G0/h-BN复合膜的抗压强度略高于纯PI,分别为120MPa和140MPa。其压缩模量对应于1.2GPa（PI）、1.38GPa（h-BN/PI）、1.8GPa（G0/PI）和2.62GPa（GO/h-BN/PI）。热性能研究表明,加入GO/h-BN可提高聚酰亚胺的热稳定性和热分解性能。纯PI显示出与Ts和Tmax对应的热稳定性,分别为352.6℃和650℃当PI复合材料中添加1wt%GO/h-BN时,分别对应422.6℃和701.8℃分别。所有的实验分析表明,0.8%wt GO/h-BN作为制动摩擦材料的潜在材料引入PI。最后,利用ABAQUS软件对普通钢片加肋片和无石棉有机刹车片组成的刹车盘与GO/h-BN/PI刹车片组成的刹车盘进行了仿真对比研究。在对制动器模型进行适当简化后,建立了制动器的热-结构耦合分析模型,该模型仅包括制动盘、肋片和制动片。应用了边界条件,设计了啮合,并在制动片两侧施加了压力。结果表明,GO/h-BN/PI复合材料制动盘的力学性能和摩擦学性能对仿真结果有较好的影响。然后,将热结构分析与耦合应用于列车摩擦件设计中,确定工作应变、von mises应力和温度,以检验哪种材料是理想的设计材料。相比之下,GO/h-BN/PI复合制动盘产生良好的应力和工作应变。结果表明,旋转过程中温度分布较低。仿真结果表明,GO/h-BN/PI复合材料是设计性能优异的刹车摩擦材料的理想选择。