随着汽车发动机的小型化、缸内直喷和涡轮增压等先进技术的应用,发动机性能显著提升,但发动机的运行环境明显变差。发动机器活塞长时间在缸体内进行高速往复运动,必然导致活塞受损。然而在确定活塞裙部结构和裙部/缸体配合间隙的情况下,通过活塞裙部覆盖润滑涂层,可以降低裙部表面摩擦因数,减少裙部与缸体对磨,从而延长发动机工作寿命。本文采用刮涂和阶段式加热固化工艺,制备了以水性聚酰胺酰亚胺（Water-based Polyamideimide,WPAI）为粘结剂,二硫化钼（MoS2）、碳纤维（Carbon Fiber,CF）和氧化石墨烯（Graphene Oxide,GO）接枝碳纤维（CF-GO）为固体填料的环保型自润滑复合涂层。通过对涂层性能测试,确定最优配比制备高性能复合涂层,并对其摩擦机理进行研究。首先,探究固体填料MoS2含量变化对MoS2/WPAI复合涂层性能的影响。结果表明,随着涂料中MoS2含量的增加（10%、15%和20%）,润滑效果提升,但WPAI粘结效果急剧变差。综合涂层粗糙度、硬度、结合力和摩擦学性能表现,固体填料MoS2含量为15%时涂层性能最佳。涂层摩擦磨损过程中MoS2层间发生剪切滑移,在磨痕表面形成润滑膜,显著提升摩擦学性能,因其材料自身桥接作用较差,在接触应力作用下润滑膜表面易出现裂纹,但由于其材质较软对涂层硬度提升较小,因此涂层耐磨性表现一般。其次,探究填料中CF含量变化对CF/MoS2/WPAI复合涂层性能的影响。为保证WPAI粘结效果,固体填料占涂料总质量分数15%。结果表明,固体填料CF和MoS2的加入没有改变WPAI树脂的热降解行为,但会提升WPAI树脂的热分解温度。随着填料中CF含量增加（0%、15%、20%和25%）,涂层粗糙度和硬度呈现上升趋势,结合力和摩擦学性能呈现先上升后降低趋势,MoS2:CF=80%:20%时涂层的综合性能最佳。涂层引入CF后,硬度提升,耐磨性增强,CF和MoS2在摩擦磨损过程中会产生协同效应,进一步提升涂层摩擦学性能。因CF优异的桥接特性,润滑膜表面无明显裂纹,但是存在部分CF剥落坑。然后,制备CF-GO多尺度增强体。以硅烷为偶联剂通过酰胺化反应,将GO接枝在CF表面,制备得到CF-GO多尺度增强体。结果表明,GO通过化学键紧密吸附在CF表面,CF-GO表面粗糙,热稳定性大小为GO<CF-GO<CF,CF表面接枝GO后热稳定性降低。最后,将CF-GO应用于复合涂层,填料配比为MoS2:CF-GO=80%:20%,与MoS2:CF=80%:20%涂层性能对比,探究CF-GO对涂层性能的影响。结果表明,CF-GO/MoS2/WPAI复合涂层热稳定性低于CF/MoS2/WPAI复合涂层,与CF-GO和CF材料热稳定性试验结果一致。CF-GO/MoS2/WPAI相较于CF/MoS2/WPAI复合涂层粗糙度降低,硬度、结合力和摩擦学性能显著提升。CF与WPI界面结合较差,磨痕表面CF在接触应力作用下易被拔出树脂基体,破坏润滑膜完整性。CF-GO与WPAI界面结合紧密,接触应力作用下不易被拔出,且GO可填充树脂间隙,润滑膜整体质量极好。进一步对CF-GO/MoS2/WPAI复合涂层在不同载荷和滑动频率下的摩擦学行为研究发现,滑动频率1Hz条件下随着载荷增加（10N、15N和20N）,涂层摩擦因数呈现下降趋势,磨损率呈现上升趋势;载荷10N条件下,随着滑动频率提高（1Hz、2Hz和3Hz）,涂层摩擦因数变化较小,摩擦因数曲线波动增大,磨损率呈现上升趋势。