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.     

Casimir效应对微纳机械开关稳定性的影响

在微/纳机械系统中的一个重要问题就是粘附效应(stiction)。在亚微米尺寸下,Casimir力对于粘附效应的影响是最为严重的。本文分析了Casimir效应对于微纳机械开关中与粘附效应相关的两个参数临界初始距离Lmin和临界电压(pull-involtage)的影响。在临界电压的分析计算过程中重点讨论了材料性质所产生的作用。随着微纳构件之间距离的减小,材料的导电性和表面粗糙程度对器件的稳定性的影响也越来越大。在微/纳机械系统的制造中,通过选择不同的材料可以极大地改善系统的稳定性。     

CdS量子点自组装膜对DNA的界面传感

以巯基乙酸为稳定剂,在水相中直接合成表面带负电荷,具有良好的分散性CdS量子点.利用CdS量子点、γ-氨基丙基三乙氧基硅烷和壳聚糖之间的静电吸引相互作用,在石英表面通过层层组装,构筑多层CdS量子点纳米薄膜.采用荧光光谱、荧光显微镜对Quartz/APES/CdS量子点自组装膜进行表征,并将该膜用于对DNA的界面荧光传...     

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.     

Casimir效应对微纳机械开关稳定性的影响

在微／纳机械系统中的一个重要问题就是粘附效应（stiction）。在亚微米尺寸下，Casimir力对于粘附效应的影响是最为严重的。本文分析了Casimir效应对于微纳机械开关中与粘附效应相关的两个参数临界初始距离Lmin和临界电压（pull-in voltage）的影响。在临界电压的分析计算过程中重点讨论了材料性质所产生的作用。随着微纳构件之间距离的减小，材料的导电性和表面粗糙程度对器件的稳定性的影响也越来越大。在微／纳机械系统的制造中，通过选择不同的材料可以极大地改善系统的稳定性。     

有机硅烷/稀土复合自组装膜的制备与摩擦磨损特性

利用分子自组装技术在单晶硅表面制备有机硅烷/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UMT-2MT型摩擦磨损试验机评价薄膜的摩擦磨损性能.研究结果表明:通过3-氨基丙基三乙氧基硅烷硅烷偶联剂在单晶硅基片表面的成功组装,获得了较为均匀的硅烷化表面,而稀土元素可以组装到磷化后的硅烷化表面;在较低载荷下,有机硅烷/稀土复合薄膜不但具有较低的摩擦系数,同时也表现出良好的耐磨性和摩擦稳定性,显示其在微机构表面改性的潜在应用前景.     

微纳米超硬TiAlSiN涂层的研究与应用进展

微纳米超硬TiAlSiN涂层是一种硬度高、耐磨性抗粘附性好、化学惰性强的氮化物涂层,特别适合在加工不锈钢、高温合金以及超硬材料的工具表面上应用。对TiAlSiN涂层的制备方法,影响微纳米超硬涂层内部结构的因素,涂层的硬度、摩擦性能、磨损性能、抗氧化性能、切削性能、抗粘附性及涂层的应用等方面进行了综述,同时对微纳米超硬TiAlSiN涂层的发展趋势进行了展望。     

基于油润滑条件下的纳米单元表面优化作用机理

依据摩擦化学反应和作用模型的建立，研究了油润滑介质中纳米单元表面优化作用机制，认为纳米粒子油润滑表面优化行为是以下途径共同作用的结果：摩擦副表面短程作用力导致摩擦副近表面纳米粒子在表面富集，使表面润滑层(膜)的厚度增加、强度增大；表面富集的部分纳米粒子在摩擦条件下发生摩擦化学反应，生成新的化学转移膜；纳米粒子在摩擦过程中填平、抛光表面等。     

毛细力驱动自组装定位模型

毛细力驱动自组装的定位是利用微元件及基片表面之间的毛细力作用实现的。为了研究微元件及组装区的形状对自组装定位的影响,在分析毛细力驱动自组装机理的基础上,利用能量法建立了毛细力驱动自组装系统的定位解析模型,预测了不同形状微元件的自组装结果,并对一些不合理的组装设计进行了修正。结果表明:通过计算自组装表面能量可以预测组装结果,并设计合理的粘合区形状。     

溅射功率对GeSb2Te4膜形貌及力学性能的影响

利用电子回旋共振CVD设备的射频磁控溅射方法制备了GeSb2Te4膜,采用原子力显微镜、纳米硬度计以及侧向力显微镜考察了不同溅射功率对GeSb2Te4膜表面微观结构以及力学性能的影响．结果表明：在一定的溅射功率范围内,由于薄膜生长方式从三维向二维的转化,薄膜的表面粗糙度随功率的增大而降低,而且薄膜致密度也随之提高,从而使得非晶态GeSb2Te4膜硬度和弹性模量增大．利用能量密度理论对这一现象进行了分析．另外,由于表面能等因素的影响,功率为63W制备的GeSb2Te4膜粘附力较高,摩擦系数却较小．     

月桂酸修饰微/纳米二氧化钛及摩擦学性能研究

利用月桂酸对金红石型微/纳米Ti O2进行了有机表面改性.粒子采用了红外光谱(IR)、热分析(TG-DTA)、扫描电镜(SEM)等对表面改性前后的微/纳米Ti O2结构进行了表征.红外光谱、热分析表明月桂酸是以化学键合的方式结合在微/纳米Ti O2表面形成了包覆层.在四球摩擦磨损试验机上考察了产品作为添加剂在石蜡基础油中的抗磨减磨性能.试验结果表明,修饰后的微/纳米粒子具有优良的抗磨、减摩能力,同时分析了减摩机理.     

电化学刻蚀及类金刚石薄膜对2024铝合金疏水性能影响

材料表面的疏水性决定了其耐蚀及防污性能.采用电化学刻蚀技术在2024铝合金表面制备具有微-纳米尺寸的粗糙结构,再利用等离子体增强化学气相沉积技术在其表面制备类金刚石薄膜,采用半球法计算刻蚀及镀膜后的接触角,利用扫描电镜观察刻蚀后的表面形貌,研究刻蚀电流密度及刻蚀时间对薄膜疏水性能的影响机制.结果表明,电化学刻蚀能够明显改善2024铝合金的表面疏水性.本实验范围内,刻蚀时间为100 s且电流密度为2.6 A/cm2时,试样表面微/纳浮突结构相对均匀,疏水性能较高;镀DLC膜后,表面自由能为32.32 mN/m,仅为基体的一半;低自由能进一步提高铝合金表面疏水性能.     

自组装单分子膜的缺陷及修饰研究现状

综述了自组装单分子膜的结构及组装方法,缺陷产生的机理、表征方法,以及对自组装单分子膜缺陷的修饰方法．自组装单分子膜可分为单层膜和多层膜．单层膜主要指以共价键和离子键为驱动力形成的,多层膜的组装方法主要是分子沉积(MD)技术和基于化学吸附的自组装单分子膜技术．自组装膜的缺陷对其具有的特殊性能有影响,分子的倒伏造成了膜的缺陷,其影响因素很多,其中基片表面的化学组成与化学性质和成膜分子自身性质起决定作用;优化成膜反应条件,可有效地控制膜的增长．     

微纳表面热功能结构及其脱合金原位成形方法

表面热功能结构广泛应用于热能转换与传递的各个环节,是机械与工程热物理交叉领域重要的研究方向。从加工学的角度综述了表面热功能结构的微纳发展现状和趋势。分析表明,对表面微纳结构的规则性、水热稳定性、固液界面特性的有效控制是提升传热性能的关键,也是表面微纳热功能结构加工领域的挑战。介绍了基于脱合金技术的表面纳米多孔金属结构原位成形方法及其在强化沸腾传热领域的应用现状和前景。     

金纳米颗粒自组装膜的制备及其性能

采用一种简单的两步两相法合成了单分散性十二硫醇包裹金纳米颗粒（DDT AuNPs,直径约为10 nm）,以硅片、玻璃片等为基底,利用浸渍提拉法制备了金纳米颗粒(AuNPs)自组装膜.通过扫描电子显微镜（SEM）、紫外 可见光（UV-vis）光谱等表征手段研究了自组装膜的表面形貌以及表面等离子体共振特征,以一氧化碳（CO）低温氧化做为模型反应研究了其催化性能.研究表明,利用该方法制备的AuNPs自组装薄膜具有表面等离子体共振性能,有望被用于化学和生物传感方面.同时,这种薄膜在催化领域具有潜在的应用前景.     

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.     

成骨细胞在纳米材料表面上粘附特性

在利用静电自组装技术制备的具备不同纳米形貌的S iO2纳米粒子薄膜及空白试片上,进行了SD大鼠成骨细胞的粘附特性考评实验,并对比了成骨细胞分别在纳米粒子基片和空白试片上的粘附数、细胞活性及形态的差异.实验结果表明:利用静电自组装技术获得的纳米结构表面对细胞的粘附特性确实存在良性影响;在所采用的3个纳米尺度下,细胞粘附数随纳米尺度的增加而增加,M TT检测结果表明细胞活性也随之增加.     

电-力耦合场下导电弹性介质的表面失稳

文章利用线性摄动理论,对扩散调控的弹性固体表面在受到单向均匀远场应力和电场的作用下进行了研究;采用线性稳定性分析得到了临界失稳波长,得出了摄动增长率随扰动波数的变化曲线;在分析过程中,考虑了弹性应变能、表面能和静电能的共同作用.分析结果表明,表面能总是抑制表面失稳,弹性应变能促进表面失稳,而静电能有利于表面失稳.表面形态的演化是由于几种能量相互竞争导致的结果,最终趋于总自由能最小.通过机械应力和电应力调控的表面自组装可以生成周期性纳米结构,从而为纳电设备的制造提供模板.     

木材表面SiO2/环氧树脂/氟硅烷复合超疏水膜的构建

【目的】为获得具有良好机械耐磨性的超疏水木材,构建了木材表面SiO₂/环氧树脂/氟硅烷复合超疏水膜。【方法】采用两步法在木材表面构建有机/无机复合超疏水涂层,在木材基底预置透明环氧树脂底层以覆盖木材表面天然微沟槽结构,然后构建SiO₂/环氧树脂/氟硅烷(FAS)复合超疏水薄膜。采用场发射扫描电子显微镜、原子力显微镜以及傅里叶红外光谱仪对超疏水涂层的微观形貌和化学组成进行表征,并测试其疏水、疏油和机械耐磨性能。【结果】木材表面复合超疏水涂层具有精细的微/纳米二元粗糙结构,该结构协同低表面能物质FAS,使木材表面不仅具有良好的超疏水性能(水静态接触角为153°,滚动角低于4°),而且疏油(乙二醇接触角为146°,滚动角低于11°); 经砂纸多次磨擦后木材表面水接触角和滚动角基本不变,超疏水性能保持稳定,超疏水涂层的微纳米结构及疏水物质依然保留,表现出良好的机械耐磨性。【结论】有机/无机复合超疏水涂层体系中,环氧树脂由于黏结作用使得SiO₂纳米粒子与木材基底形成牢固的结合,从而赋予涂层良好的机械稳定性。     

304不锈钢表面复合硅烷膜的制备及其耐蚀性能

本文利用1,2-双(三乙氧基硅基)乙烷(BTSE)和1H,1H,2H,2H-全氟癸基三氯硅烷(FDTS)两种硅烷自组装修饰304不锈钢表面,制备BTSE、FDTS硅烷膜和BTSE-FDTS复合硅烷膜。通过原子力显微镜(AFM)、X线能谱分析(EDS)和静态接触角(WCA)对样品进行表征。实验表明:与单层BTSE和FDTS硅烷膜相比,BTSE-FDTS复合硅烷膜厚度更大(平均厚度为30 nm),F元素分布均匀且更致密,疏水性更强,静态接触角达到120°。极化曲线和加速腐蚀试验表明BTSE-FDTS复合硅烷膜的抗腐蚀性能优于单层硅烷膜和未修饰的不锈钢。与未修饰的不锈钢相比,复合硅烷膜的缓蚀效率达到84.2%,腐蚀损失率减少72.8%。