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石墨烯量子点(Graphene quantum dots，GQDs)是一类新型的石墨烯基材料，其尺寸一般在20nm以下，层数在1-3层之间。GQDs拥有石墨烯优异的机械刚度、强度、弹性等性能，又拥有比石墨烯基的其它纳米颗粒大的多的比表面积。因此，在作为聚合物的添加剂使用时，石墨烯量子点能够与聚合物基体间形成更多的接触面积，从而为更好的改善复合材料的性能提供可能。基于上述考虑，本论文通过原位聚合的方法制备了氮掺杂的石墨烯量子点(N-doped graphene quantum dots，N-GQDs)和聚酰亚胺(PI)的复合材料，并通过研究其热学、机械以及在不同条件下的摩擦学等性能，得到了以下研究结论: 1.石墨烯量子点引入到聚酰亚胺基体后，制备的复合薄膜的热稳定性和机械性能均得到了显著改善。其中，当N-GQDs的用量为1wt％时，复合薄膜的拉伸强度和拉伸模量分别提高了38％和15％。特别是含0.75wt％N-GQDs薄膜的断裂伸长率增加为纯PI薄膜的2倍。与此同时，当N-GQDs的用量为0.1wt％时，复合薄膜的玻璃化转变温度(Tg)从纯PI薄膜的315℃增加到了327℃。当N-GQDs的用量为0.5wt％时，复合薄膜的线性热膨胀系数(CLTEs)从纯PI薄膜的31.6ppm/℃降低到了26.1ppm/℃。通过对N-GQDs以及复合薄膜进行傅里叶变换红外(FT-IR)光谱、X-射线衍射谱(XRD)、X-射线光电子能谱(XPS)、热重分析(TGA)以及扫描电子显微镜(SEM)等分析发现，PI基体各项性能的加强可以被归结为N-GQDs在基体中良好的分散性，以及其大的比表面积和其与基体间强烈的相互作用。此外，在550nm的指示波长处，含1wt％N-GQDs的复合薄膜的光学透过率仍然保持在79％，说明得到的复合薄膜拥有优异的光学透过率。同时，得到的复合薄膜的表面疏水性能被加强。当基体中N-GQDs含量增加到1wt％，其水表面接触角从纯PI薄膜的63±2.7°增加到了92±1.7°，这是因为薄膜表面上N-GQDs的亲水基团在薄膜高温固化时被移除，致使N-GQDs变得疏水所致。 2.N-GQDs/PI复合薄膜的摩擦学性能分别在干摩擦、水润滑和油润滑等条件下研究。摩擦实验结果显示:复合薄膜在同一条件下的摩擦系数均相对稳定，这可能是由对偶和样品间并没有形成有效的转移膜所致。在干摩擦和油润滑条件下，薄膜的抗磨损性能被显著加强，特别是在于摩擦下，含0.5wt％N-GQDs的复合薄膜的磨损率与纯聚酰亚胺的相比，实现了66.8％的降低。复合薄膜抗磨损性能的加强归功于N-GQDs和聚酰亚胺基体间大的界面接触面积和复合薄膜加强的机械性能。然而，在水润滑条件下，薄膜的磨损率最大并且随着N-GQDs在基体中含量的增加而增加，这可能是水对PI基体的溶胀、软化以及对其吸水性能的加强所致。此外，复合薄膜在不同的条件下显示出不同的磨损机理。在干摩擦下，复合薄膜的磨损机理从疲劳磨损转变向疲劳和黏着磨损共存。在水润滑和油润滑条件下，复合薄膜磨损机理均显示出从黏着磨损向磨粒磨损的转变。