Developments and unsolved problems in nano-lubrication

The main achievements in the area of nano liquid film, e.g. the distinction between different lubrication regimes, properties of thin film lubrication, the transition between liquid and solid state, ordered and disordered state, the failure of thin lubricant film, the equivalent viscosity and flowing characteristics of micro-fluid, the influence of solid surfaces on nano-lubrication, thin film lubrication of polymer, superlubricity, have been reviewed and some unsolved problems are discussed.     

超滑研究进展与机理分析

从低温超流理论，宏观力学超滑理论，有序与分子刷理论等方面着手，介绍了超滑态方面研究的最新进展。分析了超滑的产生机理以及尚需进一步解决的问题。根据低温超流的本质以及流体与固体界面特性，探讨了实现超滑态的可能性。     

纳米级薄膜润滑量子化模拟的研究

以量子力学原理为基础，建立了考虑润滑介质粒子的波动性的模拟模型，并利用量子力学粒子系统的Hartree自洽场独立粒子模型对模拟模型进行了数值计算，求得了基态下的模拟模型的波函数，量子力学模拟结果与Newton力学的分子动力学模拟结果进行了比较，获得到了一些纳米级薄膜润滑的量子化信息。     

纳米摩擦学研究进展

阐述了纳米摩擦学的研究方法及其在基础研究、应用研究方面的进展．进而指出了今后纳米摩擦学研究应当重视的若干问题．     

Analysis on mechanism of thin film lubrication

It is an important concern to explore the properties and principles of lubrication at nano or molecular scale. For a long time, measurement apparatus for film thickness of thin film lubrication （TFL） at nano scale have been devised on the basis of superthin interferometry technique. Many experiments were carried out to study the lubrication principles of TFL by taking advantages of aforementioned techniques, in an attempt to unveil the mechanism of TFL. Comprehensive experiments were conducted to explore the distinctive characteristics of TFL. Results show that TFL is a distinctive lubrication state other than any known lubrication ones, and serves as a bridge between elastohydrodynamic lubrication （EHL） and boundary lubrication （BL）. Two main influence factors of TFL are the solid surface effects and the molecular properties of the lubricant, whose combination effects result in alignment of liquid molecules near the solid surfaces and subsequently lubrication with ordered film emerged. Results of theoretical analysis considering microstructure are consistent with experimental outcomes, thus validating the proposed mechanism.     

固体氧化物燃料电池致密电解质薄膜制备技术

鉴于固体氧化物燃料电池(SOFC)在高温运行时存在的种种问题,电解质薄膜的厚度,降低其运行温度,是解决这些问题的重要途径.本文分别综述了目前常用的SOFC致密电解质薄膜的制备工艺,如化学法、物理法、陶瓷粉末法等,评述了它们的优缺点,并介绍了采用上述方法制备电解质薄膜的性能和用于电池研究的实验结果.     

薄膜润滑与纳米流变学研究的进展

综述了薄膜润滑和纳米流变学最新研究成果及其对宏观摩擦学的贡献。当润滑膜厚度接近分子尺度时，润滑剂的流变性质和物理状态将经历很大的变化，包括有序结构形成，等效粘度增加，松驰过程减缓，固化或玻璃态转化以及由此产生的粘滑运动。说明在弹流和边界润滑之间可能存在一种特殊的薄膜润滑状态，即润滑剂的流动及流体动力效应依然存在，但其行为已大大不同于经典理论所预测的规律。目前有关薄膜润滑的理论尚在发展之中，它将为高技术微系统的开发，实现摩擦控制和界面设计提供理论基础。     

润滑分子特性对纳米级流体膜失效的影响

为研究 nm级流体膜的失效情况 ,采用 NGY- 2型nm级膜厚测量仪 ,根据光干涉相对光强原理 ,对纯滚动点接触的中心区进行润滑膜厚度测量。观察不同载荷和速度下纯烷烃及加入少量酸时的流体膜厚度的变化情况 ,考察流体效应膜的失效情况。实验表明 :使用烷烃作润滑剂时 ,当压力增至某一定值时有一个临界点 ,当速度低于此点时 ,膜厚剧减 ,此时润滑膜不再具有流体特征 ,此点是润滑膜失效点 ,它与压力、速度、润滑剂的粘度以及分子极性有关。加入少量极性添加剂后所形成的润滑膜可承受较大的载荷 ,并能确保nm级流体膜不失效 ;在较高压力下 ,要在接触区形成流体膜就必须施加更高的速度或使用较大粘度的润滑剂 ;极性添加物的加入能提高流体膜的承载能力     

溶胶-凝胶法制备纳米薄膜技术应用研究进展

溶胶-凝胶法制备的纳米薄膜材料除了具有某些普通膜材料的基本特性外,还具有许多新性能,如水质净化、光催化剂、自清洁、防尘、防雾、可见光透过率高和电阻率低等,这些性能在工业上都得到了广泛地应用。本文综述了近5年溶胶-凝胶法制备纳米薄膜技术应用的研究进展。     

摩擦副表面物化特性对纳米级膜厚的影响

为研究固体表面物理化学特性对 nm级润滑膜厚度的影响 ,以铝、铬、钛和二氧化钛作为基体表面材料 ,采用NGY- 2型 nm级膜厚测量仪 ,对 136 0 4标准粘度液、添加有10 %十六酸乙酯的 136 0 4溶液和液体石蜡的膜厚进行了测量 ,并利用 Fourier红外分析仪对润滑剂在实验前后的成分变化进行了检测。红外光谱数据表明 ,不同基体下 ,润滑剂在实验前后的化学成分没有发生变化。膜厚测量结果发现 ,基体的表面物理化学性质对润滑膜厚度有较大影响 ,对基体Al,Cr,Ti,Ti O2 ,弹流润滑向薄膜润滑的转变的临界膜厚按基体表面能增大的顺序依次增大。该研究为处于薄膜润滑状态的润滑系统摩擦副的设计提供了理论基础     

超薄润滑膜界面滑移现象的分子动力学研究

为研究超薄润滑膜的流变和滑移特性 ,采用了分子动力学模拟方法。模拟系统由 2个固体壁面和介于壁面间的润滑剂分子构成 ,分子模型为正癸烷。结果表明 :薄膜中粒子密度沿膜厚方向呈周期性变化 ,存在某种有序结构 ;薄膜中润滑剂分子的平均速度仍大体呈线性分布 ,但在固液界面和液体层间可以观察到滑移现象 ;壁面滑移率随着剪切率的增加而上升 ,并在高剪切率区迅速增大 ;分子级薄膜中一个重要现象是滑移可能在较低的剪切率下发生 ;薄膜中润滑剂经历着向固态转化的相变过程 ,低剪切率下的滑移率可作为衡量薄膜固化程度的定量判据     

Mo/Cr_2O_3体系润滑状态转化及润滑膜结构

综合应用 ＳＥＭ， ＷＤＳ， ＳＡＭ及 ＸＰＳ等技术逐一分析了不同润滑状态下Ｍｏ／Ｃｒ２Ｏ３摩擦日表面膜的结构：观测到润滑状态转化和试件表面反应膜化学结构之间的对应联系；揭示了边界润滑状态下试件表面上形成了含有石墨和 ＭｏＳ２的混合团体润滑膜，这是Ｍｏ／Ｃｒ２Ｏ３体系高温下具有良好摩擦特性的关键。     

Nano-tribological properties and mechanisms of the liquid crystal as an additive

Under conditions of low speed, small viscosity and molecularly smooth tribo-surfaces, the behavior of lubricant film in the nano scale is different from that in elastohydrodynamic lubrication (EHL) and boundary lubrication (BL). Due to the size effect, long-range ordered structure of liquid crystal (LC) has great effects on the tribological properties and film-forming mechanism of thin film in the nano scale. The technique of relative optical interference intensity (ROII) was used to investigate nano-tribological properties when cholesteryl LCs are added to hexadecane. The results indicate that the practical film thickness of hexadecane with liquid crystal is 3–5 times as large as that expected from EHL theory in the low speed region. The film thickness increases with the enhancement in polarity and concentration of LC in hexadecane, and external DC voltage. The effective viscosity of lubricant is related to the film thickness and the voltage and it varies from bulk viscosity to several times or tens of times of bulk viscosity with reducing film thickness, and slowly rises with increasing external DC voltage and then trends to a constant. The higher ordered degree of molecules close to solid surfaces gives rise to a thicker film.     

氨基甲酸钼和钙化合物对脂摩擦性能的影响及其表面膜组成

研究了氨基甲酸钼(MoDTC)和钙化合物在润滑脂中的配伍性。添加MoDTC和钙化合物后,鋰和钙基脂的物理、化学性能仅发生轻微变化。四球机和MM200摩擦机试验表明:MoDTC添加石油磺酸钙或碳酸钙,在减磨和提高承载能力方面有增效作用。利用俄歇和光电子能谱仪,发现表面膜主要由MoS_2,MoO_3,FeS_2,CaCO_3和CaSO_4等组成。正是这种表面膜使得MoDTC和钙化合物具有增效作用。     

超薄膜润滑的分子动力学模拟

超薄膜（膜厚趋于分子量级）的摩擦特性与宏观流体膜有很大的不同,与超薄膜的微观结构有密切的关系。本文应用可以同时模拟超薄膜宏观和微观特性的分子动力学模拟（ＭＤＳ）方法,研究了超薄膜的微观结构与摩擦学特性间的关系,发现了平行于壁面的层状类固态结构;固液作用强度及膜厚大小对类固态结构有着明显的影响;超薄膜的极限膜厚由类固态与液相的比例决定。这种微观结构的相变改变了超薄膜的摩擦学特性。模拟中还发现了剪切诱导的微观构型。     

纳米TiO2/玻璃薄膜光催化降解亚甲基蓝的研究

用溶胶 -凝胶法在玻璃表面制备了均匀透明的纳米TiO2 薄膜 .采用高压汞灯为光源 ,敞口固定床反应器对水中染料亚甲基蓝进行了光催化氧化实验 .实验结果表明 :随着涂膜次数的增加 ,薄膜TiO2 负载量增加 ,锐钛矿晶相粒径增大 .TiO2 薄膜对亚甲基蓝氧化降解具有较高的光催化活性 ,降解反应符合一级速率方程 .对亚甲基蓝的暗态吸附及光催化降解机理作了初步探讨     

MO-PECVD SnO2气敏薄膜的制备及表征

目的 探索制备SnO2薄膜的最佳工艺，研究氧分压与其薄膜元件气敏性能间的关系。方法 以金属有机化合物(MO)四甲基锡[Sn(CH3)4]为源物质，采用等离子体增强化学气相沉积技术(PECVD)。利用X射线衍射仪和扫描电镜(SEM)对薄膜的晶体结构、SnO2晶体的颗粒度进行了表征，对不同样品的气敏性能做了测试分析。结果 优化出制备SnO2薄膜的最佳工艺。结论 氧分压是影响SnO2颗粒尺寸大小及薄膜元件气敏性能的重要因素。     

静液挤压过程中的润滑研究

研究静液挤压过程中的润滑状态及流体动力润滑形成的速度条件。由塑性加工润滑理论提出了静液挤压过程中的３种润滑状态,通过Ｒｅｙｎｏｌｄｓ方程推导了形成流体动力润滑的临界速度计算公式。     

锆钛酸铅铁电薄膜的MOD工艺制备及其性能研究

致密、纯钙钛矿结构的ＰＺＴ（５０／５０）铁电薄膜已用ＭＯＤ工艺（金属有机物热分解工艺）获得．通过优化原料的提纯和合成工艺，消除了原料中微量杂质离子，控制ＰＺＴ先体溶液合成时的环境温度，制得透明、稳定的锆钛酸铅先体溶液．采用多次甩胶成膜法，经４００～５００℃热处理，在Ｐｔ／ＳｉＯ２／Ｓｉ衬底上制得ＰＺＴ（５０／５０）薄膜，膜厚５２０ｎｍ，其介电常数为２７０，损耗角正切为０．０３５（１ｋＨｚ，０．０５Ｖ测试电压），其绝缘电阻率为１０～１００ＴΩ·ｃｍ，剩余极化强度为２０．６μＣ／ｃｍ２，饱和极化强度为２７．７μＣ／ｃｍ２，矫顽场强为８０ｋＶ／ｃｍ