OTS/MPS复合自组装分子膜的摩擦特性分析

采用自组装技术制备了OT纠MPS和MPS／OTS复合自组装分子膜，在原子力／摩擦力显微镜上对薄膜的摩擦特性进行了测试．结果表明，OTS／MPS复合自组装分子膜的摩擦力随着载荷和滑动速度的增加而基本保持不变；MPS／OTS复合自组装分子膜的摩擦力随着载荷的增加而保持不变，随着滑动速度的增大而增大．OTS／MPS复合自组装分子膜既保持了一定的键合强度，又增加了自组装分子的流动性，使摩擦力显著降低。     

一种有机硅烷/稀土复合薄膜制备及纳米摩擦学性能

采用分子自组装技术在单晶硅基底上制备了有机硅烷/稀土（APTES/RE）复合薄膜.利用椭圆偏振仪、接触角测量仪及X射线光电子能谱(XPS)仪分析表征了薄膜的结构,并采用原子力显微镜（AFM）研究了硅基片和复合薄膜的纳米摩擦学性能.结果表明：随着探针的滑动速度和载荷的增加,针尖与样品间摩擦力增加;硅基片和复合薄膜表面的黏附力和摩擦力随着相对湿度的升高而增大;APTES/RE复合薄膜具有较低的摩擦系数及黏附力和显著的抗黏着及减摩效果,显示出其在微机构表面润滑中良好的应用前景.     

Au表面MD膜的纳米摩擦特性的实验研究

利用原子力显微镜研究了不同类型金表面的纳米摩擦特性。结果表明,非活性端基修饰前后的阴离子化金表面和沉积单层分子沉积（ＭＤ）膜的金表面均有不同程度的润滑作用;而非活性端基修饰可以使其纳米摩擦特性稳定,并且可以显著降低摩擦力,这对于探索开发新型纳米尺度的薄膜润滑技术具有重要意义。     

磺化聚苯乙烯/二氧化钛有序交替纳米复合多层膜的制备、结构表征及其微观摩擦学行为

利用离子自组装技术在石英片表面制备了TiO2/PSS有序交替的层状纳米多层膜.采用透射电子显微镜、接触角测量仪和原子力显微镜对所制备的TiO2溶胶粒子和TiO2/PSS有序纳米多层膜进行了结构表征并研究了其微观摩擦学性能.结果表明:摩擦力随着薄膜层数的增加而减小.     

氨基硅烷自组装分子膜的制备与摩擦特性

采用原子力显微镜对3-氨基丙基-三乙氧基硅烷自组装分子膜成膜过程进行了表征,其成膜过程包括两个阶段,第一阶段为APS水解产物与基体表面发生聚合反应,表现为"岛"式结构数量增多.第二阶段为APS分子之间发生聚合反应,表现为"岛"式结构长大.在微摩擦磨损试验机对氨基硅烷摩擦特性的研究表明,在载荷为50 mN时,钢球与APS自组装分子膜间的摩擦系数随滑动速度的增加而减小.在滑动速度为0.33×10-4 m/s时,钢球与APS自组装分子膜间的摩擦系数随着载荷的增大逐渐减小,但变化幅度不大.     

自适应微摩擦综合测试仪的研制与纳米润滑实验研究

描述了作者研制的自适应微摩擦综合测试仪的基本原理。采用多用途自适应浮动结构、精密刀口杠杆加载结构和摩擦力精密测量系统,可精确地加载和测量ｍＮ量级的摩擦力。研究纳米膜在各种润滑方式下的摩擦学性能,同时采用相对光强光干涉法,检测纳米级的润滑膜厚以及润滑状态的变化。以１０＃标准粘度液作润滑剂,分别用面接触浮动润滑副和点接触浮动润滑副作实验,研究了其摩擦因数和润滑膜厚度随载荷、速度和运动方式（点接触纯滑动和纯滚动）的变化规律,并验证了仪器的实验性能。     

分子有序膜及其摩擦学行为研究进展

介绍了LB膜、自组装单分子膜(SAMs)、分子沉积(MD)膜等分子有序膜的基本概念和薄膜结构、厚度、性质以及微摩擦学行为的表征技术,并指出LB膜层问是物理吸附,热力学稳定性差;SAMs以化学键为驱动力,重现性较差;而分子沉积膜具有成膜不受基底形状和大小限制等优点,决定了它在微电子器件润滑方面具有更大的应用前景．在分子有序膜的摩擦学研究方面,着重介绍了分子有序膜本身结构(如物质种类、组成、分子链长、末端基团等)和外部条件(如法向载荷、扫描速率、相对湿度等)对摩擦学行为的影响．最后,提出了本领域需要关注的一些问题。     

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.     

磺化聚本乙烯／二氧化钛有序交替纳米复合多层膜的制备、结构表征及其微观摩擦学行为

利用离子自组装技术在石英片表面制备了TiO2/PSS有序交替的层状纳米多层膜。采用透射电子显微镜、接触角测量仪和原子力显微镜对所制备的TiO2溶胶粒子和TiO2/PSS有序纳米多层膜进行了结构表征并研究了其微观摩擦学性能。结果表明：摩擦力随着薄膜层数的增加而减小。     

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.     

Tribological properties of OTS self-assembled monolayers

Octadecyltrichlorosilane (OTS) self-assembled monolayers (SAMs) were prepared on the substrates of silicon and glass. The tribological properties were tested with a self-made point-contact pure sliding micro tribometer. The effect of humidity on the tribological properties of both OTS SAMs and the naked substrates were studied. When the substrate is covered by OTS monolayer, the friction coefficient is reduced from 0.5 to 0.1 and the stick-slip phenomenon is weakened. OTS monolayer can keep its friction coefficient steady in a wide range of humidity, because it is highly hy-drophobic and thus not sensitive to humidity. In addition, the OTS monolayer has a considerable anti-wear ability.     

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.     

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.     

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     

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.     

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。     

轴颈三维运动状态下的滑动轴承润滑分析

提出了轴颈圆周、径向和轴向三维运动状态下滑动轴承润滑分析的Reynolds方程,研究分析了轴颈轴向运动对滑动轴承的摩擦学性能的影响.计算结果表明,轴向运动的存在,对轴承油膜压力分布、轴承承载量、摩擦系数、维持力矩和端泄流量等摩擦学性能都有着较显著的影响.     

氧化膜对14Cr12Ni2WMoVNb钢QPQ渗层的室温摩擦磨损和腐蚀性能的影响

为了研究14Cr12Ni2WMoVNb钢QPQ(淬火-抛光-淬火)处理后的氧化膜对渗层室温摩擦磨损和腐蚀性能的影响,利用金相、X射线衍射分析、扫描电镜、能谱分析、划痕仪、摩擦磨损试验机和电化学工作站对试样进行了表征.结果表明:氧化膜对渗层室温摩擦学性能的影响与载荷大小有关.在摩擦时间均为4min情况下,载荷较小(50N)时,氧化膜可以降低摩擦系数和体积磨损率;载荷较大(100N)时,氧化膜被破坏无法降低体积磨损率.氧化膜可明显提高渗层的耐腐蚀性能.含氧化膜试样的极化曲线有明显的钝化区,点蚀电位为-13mV,去除氧化膜试样在盐雾腐蚀12h后表面有大范围的腐蚀区域,而含氧化膜试样盐雾腐蚀48h后才有大区域腐蚀发生.     

湿式铜基摩擦副局部接触对摩擦因数的影响

考虑金属的热衰退特性及温度、压力和摩滑速度对混合润滑油膜的影响,建立了湿式铜基摩擦副局部接触摩擦因数计算模型,研究了摩滑过程中湿式铜基摩擦副局部接触状态下摩擦因数的变化规律,并通过销-盘摩擦因数测量实验对摩擦因数计算模型进行了验证.研究结果表明:摩擦元件屈曲变形导致摩擦元件间摩擦状态发生变化,在局部接触条件下,接触区摩擦状态随温度升高可分为油膜主导阶段、微凸峰主导阶段、摩擦因数上升阶段和热衰退阶段4个阶段.其中,油膜主导阶段会随摩滑速度的减小而消失.干摩擦状态下,摩滑速度对摩擦因数影响较小.在混合润滑状态下,摩擦因数随摩滑速度增加而下降,且温度越小摩擦因数衰减越显著.局部接触区平均面压较小时,压力对摩擦因数影响较小,当压力超过100 MPa时,接触面压力开始对混合润滑中的油膜主导阶段产生影响,此时摩擦因数随压力升高而增大.