石墨烯是一种二维层状材料，具有良好的化学稳定性、高比表面积、高面内强度和低层间剪切强度等特性，可广泛作为固体润滑膜，其宏观超润滑性有望大幅度减少工业应用中的摩擦磨损，但该特性目前受限于特殊环境和复杂的应变工程。本研究通过热丝化学气相沉积技术在工业材料表面原位生长高质量的氢化石墨烯涂层（0＜I_D/I_G＜0.21），在宏观摩擦磨损实验（宏观载荷（1 N）、高滑动速度（0.6 m/s）和空气环境（23-25℃，50-55%RH））中具备优异的宏观超润滑性（~0.009）和磨损寿命（~24840圈），具备广泛的工业应用前景。实验研究表明，氢化石墨烯涂层的摩擦大小受表面粗糙度和缺陷密度两个相互竞争机制的影响，并非随着氢化程度的增加而单调增加，适当的氢化可达到最大的减摩效果。采用分子动力学模拟阐明了原子尺度和宏观实验观察氢化石墨烯涂层具有自钝化效应和自修复效应的整体机制。通过在沉积过程中增加氢气供给量，H原子堆积在石墨烯缺陷边缘并钝化C原子悬挂的σ键，形成C-H键，降低界面相互作用，减少摩擦。此外，氢化石墨烯涂层内存储的化学吸附态氢原子在摩擦过程中不断补充和修复涂层结构，延长磨损寿命。该研究提供了氢化石墨烯涂层的原位生长新方案和超润滑机制的新见解，以实现氢化石墨烯涂层在工业应用中的宏观超润滑性。

石墨烯；原位；宏观超润滑性；分子动力学模拟；自修复效应