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.     

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.     

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.     

PFOA—APTES自组装双层膜的制备及其拒水拒油性能

采用自组装方法在羟基化硅基底表面制备全氟辛酸/氨基硅烷(PFOA-APTES)自组装双层膜,根据全氟辛酸与氨基硅烷自组装膜末端氨基反应时间的不同,制备3个PFOA-APTES自组装双层膜样品,运用原子力显微镜(AFM)、X-射线光电子能谱(XPS)和接触角测试仪来评价薄膜结构及其拒水拒油性能.结果表明:全氟辛酸与氨基硅烷自组装膜的末端氨基成功发生反应,制备的PFOA-APTES自组装双层膜具有一定拒水拒油效果.     

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.     

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.     

自组装单分子膜成膜形貌及其缓蚀性能的研究

新工艺方法在玻璃基体表层及银片表面制备出3-巯基丙基三甲氧基硅烷自组装单分子膜（MPS-SAM）,并利用扫描电子显微镜（SEM）观察了玻璃基体薄膜形貌,使用自动椭圆偏振测厚仪SGC-2测出其膜厚;运用金相显微镜观测出银片表面形貌变化并结合触针式粗糙度测量仪得出其膜厚范围;同时通过塔菲尔曲线(Tafel)对银片电极的电化学性能进行了对比分析。结果表明：组装溶液的成膜形貌与致密性受组装时间的影响很大且在金属与非金属表面的成膜时间大不相同;银片表面组装膜形貌的变化决定其缓蚀性能、稳定性和致密性等条件。     

Preparation and investigation of the tribologieal behavior of FPUOH self-assembly thin films

用已二酸和乙二醇在一定的条件下通过酯化和缩聚两步反应合成聚己二酸乙二醇酯(PEA),测所得聚酯二元醇的酸酯(Av)和羟值(Qv),得到合成聚氨酯大分子单体的原料.聚已二酸乙二醇酯(PEA)与等量的甲苯-2,4-二异氰酸酯(TDI-100)反应,加入十三氟-1-辛醇封端,得到含氟聚氨酯大分子单体(FPUOH).利用分子自组装技术在玻璃基片表面制备含氟聚氨酯薄膜,对其进行结构表征和性能测试.亲水性测试结果表明,自组装薄膜与水的接触角为76.8°,证明了自组装薄膜制备的成功.微摩擦测试结果表明,含氟聚氨酯大分子自组装薄膜修饰的基底具有很好的减摩润滑效果,当载荷为400 mN时,自组装薄膜的稳定摩擦系数达到0.09,适合作为轻载荷下的润滑防护保护膜.     

硅烷自组装膜对碳钢表面的改性及缓蚀性能研究

采用分子自组装技术在碳钢表面制备了3-巯基丙基三甲氧基硅烷自组装膜(MPTS-SAM).通过原子力显微镜(AFM)观察了碳钢表面成膜过程,并对其表面粗糙度进行了分析;利用动电位极化曲线研究了该自组装膜对碳钢的缓蚀性能.结果显示:该自组装膜对碳钢具有良好的缓蚀性能,且经MPTS自组装分子膜改性处理的碳钢表面较平滑,粗糙度明显降低;硅烷分子的水解程度对自组装有一定影响,且随着组装时间的延长,自组装膜更完整,对碳钢的缓蚀效率更高.     

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.     

射频PECVD方法生长含氢非晶碳膜的结构及摩擦学性能

利用射频等离子体增强化学气相沉积技术在不锈钢表面制备了含氢非晶碳膜.采用Raman光谱、红外光谱、X射线光电子能谱和原子力显微镜等研究了薄膜的微观结构和表面形貌,在栓盘摩擦磨损试验机上考察了薄膜在不同载荷与滑动速度下的摩擦学性能.结果表明:所制备的含氢非晶碳膜具有典型的类金刚石结构特征,薄膜均匀、致密,表面粗糙度小;薄膜与不锈钢球对磨时显示出良好的抗磨减摩性能;薄膜的抗磨减摩性能同对磨件表面上形成的转移膜以及摩擦过程中薄膜结构的石墨化相关.     

衬底对沉积类金刚石薄膜结构和摩擦学性能的影响

利用直流-射频等离子化学气相沉积技术在玻璃、硅和钢表面沉积得到了薄膜,并用拉曼光谱和原子力对薄膜的结构和形貌进行了表征,用静动摩擦实验机对薄膜的摩擦学性能进行了测试．结果表明：沉积在硅和钢表面的薄膜具有典型类金刚石薄膜的特征,而沉积在玻璃表面的薄膜呈现类聚合物结构的特征,且沉积在玻璃表面的薄膜具有比较粗糙的表面,而沉积在硅表面的薄膜则比较光滑致密．摩擦学实验表明,沉积在硅表面的薄膜具有良好的摩擦学性能．     

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.     

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.     

含氟聚氨酯大分子单体自组装薄膜的制备及摩擦性能

用己二酸和乙二醇在一定的条件下通过酯化和缩聚两步反应合成聚己二酸乙二醇酯（PEA）,测所得聚酯二元醇的酸酯（Av）和羟值（Qv）,得到合成聚氨酯大分子单体的原料.聚己二酸乙二醇酯（PEA）与等量的甲苯-2,4-二异氰酸酯（TDI-100）反应,加入十三氟-1-辛醇封端,得到含氟聚氨酯大分子单体（FPUOH）.利用分子自组装技术在玻璃基片表面制备含氟聚氨酯薄膜,对其进行结构表征和性能测试.亲水性测试结果表明,自组装薄膜与水的接触角为76.8°,证明了自组装薄膜制备的成功.微摩擦测试结果表明,含氟聚氨酯大分子自组装薄膜修饰的基底具有很好的减摩润滑效果,当载荷为400mN时,自组装薄膜的稳定摩擦系数达到0.09,适合作为轻载荷下的润滑防护保护膜.     

Tunable water-based lubrication behavior of alkyl- and fluoroalkyl-silanes

In this paper,we report the tribological properties of self-assembled molecular(SAM) films of fluoroalkylsilanes and non-fluoroalkylsilanes,with different chain-lengths,adsorbed on Si substrate surfaces by covalent bonds.The SAM films were characterized using a universal ball-disk experimental tester in aqueous solutions.The substrate surface was examined by X-ray photoelectron spectroscopy(XPS),and the SAM films adsorbed on the Si surfaces were inspected by contact angle measurements and XPS.Lubrication studies revealed that several kinds of fluoroalkylsilanes had similar friction coefficients;the small differences were attributed to the chain flexibility.In contrast,differences in the aqueous lubrication properties of SAM films of non-fluoroalkylsilanes were clearly identified.It is suggested that substitution with fluorine atoms and the surface affinities of fluoroalkylsilanes contributed to redistribution of surface changes,causing variations in lubrication behaviors.     

Micro-friction of diazoresin/polyacrylic acid self-assembly films in water with atomic force microscopy

Ultrathin films composed of diazoresin（DR）and polyacrylic acid（PAA）were fabricated.The surface morphology of the films in water was measured using an atomic force microscopy（AFM）.The self-assembly technique makes the surface rather flat and uniform.The friction force and its dependence on the velocity differ from the surface charge of the thin films.The friction force of repulsive DR/PAA film increases linearly with velocity and has lower values than that of attractive DR film over the full range of velocity.As the velocity increases,the attractive friction of DR film first decreases to a minimum at a velocity of 2 line/s and then increases all the way.When the surface is repulsive to the friction substrate,the friction of thin films that is determined by hydrated lubrication of polymer chains that is ultralubricated;when it is adhesive to the friction substrate,the friction is mainly contributed from the elastic deformation of adsorbed polymer chains in the low velocity region and from viscous sliding in the presence of hydrated-layer lubrication of the polymer chains in the higher velocity region.