铝金属薄膜上制备OTS自组装分子膜的摩擦学特性

为研究铝金属薄膜上三氯十八硅烷(OTS)自组装分子膜的摩擦学特性,采用自组装的方法在铝金属薄膜上制备OTS自组装分子膜,分析了纳米尺度和毫牛尺度下载荷、滑动速度以及紫外照射对薄膜摩擦学特性的影响.结果表明:制备的OTS自组装分子膜具有疏水特性和良好的润滑性能.紫外照射5 min后,自组装分子膜摩擦力降低;紫外照射15 min时,自组装分子膜的网状结构受到破坏,减弱了润滑效果.在纳米尺度和毫牛尺度下,摩擦力随载荷和滑动速度的增大而增大;铝金属薄膜摩擦系数降低时,自组装分子膜磨损显著降低,摩擦副的耐久性略有提高.     

3-巯丙基三甲氧基硅烷自组装膜的制备及其摩擦学性能

采用分子自组装技术在羟基化的玻璃基片表面制备了3-巯丙基三甲氧基硅烷单层膜(MPTS-SAM),运用原子力显微镜(AFM)观察了薄膜的表面形貌,使用X射线光电子能谱仪(XPS)分析了薄膜表面典型元素的化学状态,并运用静-动摩擦系数测定仪评价了薄膜的摩擦磨损性能.研究结果表明:在组装初期,硅烷水解产物主要是与基体表面的羟基发生聚合反应,表面出现岛状物;随着组装时间的增加,基体表面的有机硅烷分子之间发生聚合反应,当组装90min后,可以在基体表面形成完整的自组装薄膜.当组装MPTE-SAM后,基片表面的摩擦系数由无膜时的0.85降到了0.19,说明MPTE-SAM可以降低基片的摩擦系数,并且在较低载荷下具有较好的耐磨性能.     

原子力显微镜针尖与样品间的材料转移

研究氮化硅针尖在十八烷基三甲氧基硅烷 (OTE) /云母表面的修饰过程。使用原子力 /摩擦力显微镜 ,以云母作为参考样品 ,研究了针尖在样品表面的修饰效应和修饰后针尖的清洁过程 ,并考察了湿度和载荷对针尖修饰效应的影响。修饰过程不是一个渐进的过程 ,在最初几次摩擦扫描中修饰较快 ,然后在 10～ 2 0次扫描后达到平衡态。在 OTE/云母表面修饰后的针尖在云母表面的摩擦力信号比修饰前针尖在云母表面的摩擦力信号小 ,并且大部分吸附在针尖表面的 OTE分子在云母表面的前 10次扫描中就被磨掉。相对湿度对针尖的修饰效应影响不大。在研究不同样品的摩擦性能时 ,尽量使用清洁针尖 ,并使用摩擦性能稳定的参考样品 (如云母 )来检测针尖的表面状态     

硅烷自组装单分子层生长条件的优化

对长碳链硅烷在玻璃片表面自组装形成单分子层膜进行研究。以甲苯为溶剂,使辛烷基三乙氧基硅烷(OTES)、十二烷基三甲氧基硅烷(DTMS)、3-胺丙基三乙氧基硅烷(APTES)和十八烷基三氯硅烷(OTS)在玻璃表面进行生长,考察反应时间、反应浓度和可水解基团对自组装单分子层膜的影响。用接触角仪和全反射红外光谱仪(FT-IR)对单分子膜进行表征。结果表明:带有—Cl水解基团的OTS最易生长,而带有乙氧基离去基团的OTES比带有甲氧基的DTMS容易反应。在24℃时,1 mmol/L OTES反应20 min自组装单分子层膜生长很好,并且表面比较规整均一。     

MPTS/MPTES复合自组装薄膜的制备及摩擦磨损特性分析

采用分子自组装技术,在单晶硅表面制备3-巯丙基三甲氧基硅烷(MPTS)、3-甲基丙烯酰氧丙基三甲氧基硅烷(MPTES)薄膜以及MPTS/MPTES复合自组装薄膜,利用原子力显微镜（AFM）、X射线光电子能谱仪（XPS）及接触角测定仪对MPTS/MPTES复合薄膜的结构进行分析,并采用DF PM型动/静摩擦系数精密测定仪评价其摩擦磨损性能.结果表明,与MPTS薄膜和MPTES薄膜相比,MPTS/MPTES复合薄膜具有优异的疏水性和摩擦磨损性能,其原因在于MPTS/MPTES复合薄膜的分子体积较大并具有可移动性和特殊的柔韧性,其基底附近呈现出类似于固体紧密排列的结构并具有一定的刚性和承载能力.     

钛合金表面稀土碳纳米管薄膜制备及其摩擦磨损性能分析

使用稀土对碳纳米管进行表面修饰,采用自组装技术在医用钛合金表面制备稀土改性碳纳米管复合薄膜,采用扫描电子显微镜（SEM）及X射线光电子能谱仪（XPS）对稀土改性碳纳米管复合薄膜的形貌及组成进行表征,并使用UMT-2MT型动-静摩擦系数精密测定仪评价薄膜的摩擦磨损性能.结果表明：在钛合金表面能够制备出硅烷薄膜及稀土改性碳纳米管复合薄膜;稀土元素能显著改善碳纳米管的表面活性,并作为基底与碳纳米管的联接介质;稀土改性碳纳米管复合薄膜的摩擦系数约为0.13,减摩效果显著,且薄膜具有良好的耐磨性能.
     

稀土改性碳纳米管复合薄膜制备及其摩擦磨损性能

利用自组装技术,在玻璃基片表面制备了稀土改性碳纳米管复合薄膜,采用接触角测量仪测量了不同成膜时间下水在薄膜表面的接触角,使用X射线光电子能谱仪分析了薄膜表面稀土元素的化学状态,并运用UMT 2MT型摩擦磨损试验机评价了薄膜的摩擦磨损性能.结果表明：稀土改性后的碳纳米管成功地组装到磷酸化后的氨基硅烷薄膜表面而形成碳纳米管复合薄膜;碳纳米管复合薄膜表现出优异的摩擦磨损性能,在给定试验条件下,玻璃基片表面的摩擦系数由0.70降至0.13左右, 并表现出了优异的耐磨性和摩擦稳定性.     

The experimental rules of mica as a reference sample of AFM/FFM measurement

For the friction measurements with AFM/FFM, usually the relative values of friction signal can be obtained. In order to compare the micro-tribological properties of different samples, mica is often used as an reference sample for friction measurement. However, due to the friction force of new cleaved mica surface is unstable, it is urged to systematically investigate the tribological properties of mica to design the experimental rules of the reference sample mica for friction measurements. Experimental results show that the friction of mica varies with the cleaving time, humidity and surface state of tip. The friction measured with different tips on mica varies in the range of ± 15%. For a new tip, the friction increases with the tip’s wear and then becomes stable. For new cleaved mica, the friction increases within the first two hours and then keeps unchanged. The friction of mica also decreases with the relative humidity because of its hydrophilicity.     

Thin films of fullerene-like MoS2 nanoparticles with ultra-low friction and wear

The tribological properties of solid lubricants such as graphite and the metal dichalcogenides MX2 (where M is molybdenum or tungsten and X is sulphur or selenium) are of technological interest for reducing wear in circumstances where liquid lubricants are impractical, such as in space technology, ultra-high vacuum or automotive transport. These materials are characterized by weak interatomic interactions (van der Waals forces) between their layered structures, allowing easy, low-strength shearing. Although these materials exhibit excellent friction and wear resistance and extended lifetime in vacuum, their tribological properties remain poor in the presence of humidity or oxygen, thereby limiting their technological applications in the Earth's atmosphere. But using MX2 in the form of isolated inorganic fullerene-like hollow nanoparticles similar to carbon fullerenes and nanotubes can improve its performance. Here we show that thin films of hollow MoS2 nanoparticles, deposited by a localized high-pressure arc discharge method, exhibit ultra-low friction (an order of magnitude lower than for sputtered MoS2 thin films) and wear in nitrogen and 45% humidity. We attribute this 'dry' behaviour in humid environments to the presence of curved S-Mo-S planes that prevent oxidation and preserve the layered structure.     

Cu-Fe基摩擦片摩擦磨损性能的研究

为探究带式运输机铜基摩擦片的摩擦学行为,采用粉末冶金工艺制备Cu-Fe基摩擦材料。在干式制动条件下用环-块摩擦磨损试验机研究摩擦片的摩擦学行为。探索铁元素对铜基复合材料摩擦片摩擦行为和磨损机理的作用。结果表明,与铜-石墨复合材料相比添加了铁元素的铜-石墨复合材料在高载荷下表现出更好的摩擦学性能,其在摩擦表面上形成的富含石墨的机械混合层(MML)更加稳定。     

聚醚醚酮基复合材料的摩擦学研究进展

聚醚醚酮 (PEEK)基复合材料是一类重要的高性能热塑性聚合物 ,在工程中有重要的应用价值。论述了不同实验条件下PEEK基复合材料的摩擦和磨损特性 ,讨论了复合材料的不同结构和组成对其摩擦磨损特性的影响。主要分析了聚四氟乙烯 (PTFE)、聚醚酰亚胺 (PEI)、热致液晶聚合物 (TLCP)以及无机颗粒增强剂 (包括纳米粒子 )和纤维填料 (玻璃纤维GF和碳纤维CF)对PEEK摩擦学特性的影响。并对PEEK改性手段的现状及前景进行了分析。     

稀土纳米膜的制备及摩擦学性能

在单晶硅和玻璃基片上用自组装的方法制备了稀土纳米膜,利用原子力显微镜(AFM)、接触角测量仪等测试手段对制备的薄膜进行了表征;并用自行研制的滑动往复式微摩擦测试系统测试了其摩擦特性.研究结果表明,在玻璃和单晶硅基片表面都成功地组装上了稀土自组装薄膜,未经表面改性的单晶硅和玻璃基片的摩擦系数分别为0.80和0.79,在其表面制备稀土纳米膜后的摩擦系数分别降低至0.16和0.11,同时耐磨性及摩擦稳定性都得到显著提高,显示了稀土纳米膜在微机构表面改性的潜在应用前景.     

偏压对类石墨非晶碳膜结构和机械性能的影响

采用高功率脉冲磁控溅射法在Si和高速钢基底上制备类石墨(Graphite-like carbon,GLC)非晶碳膜,研究了基底偏压对薄膜微观结构、机械性能和摩擦学性能的影响.结果表明:随着基底偏压的增大,GLC薄膜sp2键含量先减小后增大,在基底偏压为-100 V时达到最小值;薄膜的硬度和弹性模量先增大后减小,表面粗糙度先减小后增大;GLC薄膜的摩擦学性能与其机械性能和表面粗糙度密切相关,在基底偏压为-100 V时,薄膜的平均摩擦系数最小.     

单晶硅表面有机硅烷/稀土复合自组装膜的摩擦磨损性能

利用分子自组装技术,在单晶硅表面制备了MPTS MPTES /稀土复合自组装膜.利用接触角测定仪、原子力显微镜和X射线光电子能谱仪分析表征了薄膜的组成和结构;采用DF-PM型静-动摩擦系数精密测定仪评价了薄膜的摩擦磨损性能.研究结果表明：稀土元素可以组装到氧化后的硅烷化表面而形成MPTS-MPTES /稀土自组装复合薄膜.在较低载荷下,薄膜不但摩擦系数较低,同时也表现出良好的耐磨性和摩擦稳定性,显示了其在微型机械表面改性的潜在应用前景.     

干摩擦条件下金刚石复合膜摩擦学性能

在干摩擦条件下利用 SRV磨损试验机比较了在硬质合金基体上金刚石薄膜、石墨 /金刚石复合膜以及硬质合金 3种试样的摩擦学性能。利用扫描电子显微镜观察了试样和磨痕的表面形貌。利用表面形貌仪测试了磨损体积。研究了振动频率对试样的摩擦学性能影响。结果表明 ,在干摩擦条件下 ,金刚石薄膜与石墨 /金刚石复合膜的摩擦学性能差别不大 ,二者的磨损机理均为微断裂磨损。在干摩擦条件下 ,高频时金刚石薄膜的耐磨性是硬质合金耐磨性的 8～ 10倍 ,其原因是硬质合金的磨损机理存在着从粘着磨损到微断裂磨损的转变     

石墨烯作为润滑油添加剂在高温工况下的摩擦学性能

为了探究石墨烯作为润滑油添加剂在高温工况下摩擦学性能和抗黏着性能,采用四球摩擦磨损试验机对添加石墨烯的基础油进行摩擦磨损实验。用XRD对石墨烯进行表征,用基础油和添加不同质量分数的石墨烯润滑油进行对比。结果表明:在润滑油中添加石墨烯能显著提高摩擦副在高温工况下的摩擦学性能和抗黏着性能。在质量分数为0. 03%时,其摩擦系数约降低22. 5%,磨斑直径约减少48. 9%,抗黏着时间约增加44. 9%。     

油酸铅的原位合成及摩擦学性能评价

在200SN中原位合成了油溶性油酸铅，并用FT-IR对其进行了表征。用四球及往复式摩擦试验机对其摩擦学性能进行了评价，结果表明：油酸铅具有良好的抗磨性能、显著的减摩性能和中中等的极压性能。为弄清其抗磨减摩机理，用SEM及XPS表征了磨斑表面，表征结果发现，摩擦学性能的改善是因油酸铅在摩擦副表面形成吸附膜和在摩擦条件下部分吸附膜发生摩擦化学反应产生了铅氧化物膜所致。     

成型工艺对树脂基摩擦材料及其摩擦学性能的影响

以碳纤维2.5D浅交弯联结构为预制体,分别采用树脂传递成型工艺(RTM)和热压成型工艺(HPM)制备了碳纤维增强酚醛树脂基摩擦材料.通过MS-T3001摩擦磨损试验机考核了材料的摩擦磨损性能,采用扫描电子显微镜、激光三维形貌扫描仪观测了材料的磨损形貌,对比分析了两种成型工艺对材料摩擦学性能的影响.结果表明:随着滑动速度和工作载荷的增大,材料的摩擦系数均减小.热压成型工艺成型摩擦材料的主要磨损形式为磨粒磨损,摩擦系数0.085~0.130,磨损率1.5×10-8 g·N-1·m-1.树脂传递成型工艺成型摩擦材料的主要磨损形式为黏着磨损和疲劳磨损,摩擦系数0.075~0.120,磨损率7.5×10-8 g·N-1·m-1.     

自组装单分子膜表征技术的研究

对自组装单分子膜技术的研究是具有广泛的实用价值与应用价值的,随着自组装技术的深入发展其应用领域也更加广泛,同时其大量的表征方法也日益更新.本文主要从以下几方面对自组装膜的表征手段作出了对比分析,例如:光、电化学分析方法、光谱学测试方法、微观显微学测试法等及自组装分子膜的相关辅助手段,例如:粗糙度检测法、金像显微观测法、...     

SiC颗粒填充单体浇铸尼龙的摩擦学性能

为了研究 Si C颗粒作为填料对单体浇铸尼龙 (MC尼龙 )的摩擦磨损性能的影响 ,选用两种材料在 MM- 2 0 0摩擦磨损试验机上进行了试验研究 ,并借助于扫描电镜观察了磨损形貌 ,探讨了磨损机理。研究结果表明 ,在干摩擦条件下 ,Si C颗粒填充 MC尼龙的摩擦学性能与载荷和滑动速度的乘积 (Pv)值的大小有关 ,复合材料的摩擦因数比纯尼龙的大 ,当 Pv值较低时 ,复合材料的耐磨性能比纯尼龙好 ,其磨损机理主要是磨粒磨损和粘着磨损 ;当 Pv值较高时 ,复合材料的耐磨性能不如纯尼龙 ,其磨损机理主要是疲劳剥落 ,并有磨粒磨损和粘着磨损。在水润滑条件下 ,Si C颗粒填充 MC尼龙表现出较好的耐磨性能 ,其摩擦学性能受 Pv值的影响小 ,磨损机理主要是磨粒磨损