润滑膜的时效特性

为了探讨纳米级润滑膜的时间特性，采用相对ＮＧＹ－２型纳米级润滑膜厚度测量仪对不同润滑剂在不同工况的成膜能力进行了测量，讨论了各种工况条件下薄膜润滑的时间效应问题。实验表明，润滑膜厚度在一定条件下随连续运行时间的增加而增加。由于这一现象不同于一般的润滑规律和流变特性，从界面物理和表面物理化学方面分析了润滑膜时间效应的产生机理。     

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     

薄衬层结构滑动轴承润滑膜厚度的超声检测方法

针对薄衬层结构滑动轴承润滑膜厚度超声检测时多次反射回波相互叠加而无法求取膜厚的问题,提出了超声回波信号叠加时润滑膜厚度的求解方法。根据叠加信号的频域分析方法,对薄衬层结构滑动轴承的润滑膜厚超声检测方法进行了理论分析。在原有需要取得轴瓦-空气界面参考反射回波信号的基础上,由厚衬层轴瓦试件或理论计算得到基体-衬层界面的回波信号幅值谱。然后,分别取得参考回波、不同膜厚时的叠加回波信号与基体-衬层界面回波的频域幅值比,并按叠加信号间幅值比关系得到包含膜厚信息回波成分与基体-衬层界面回波成分在峰值频率处的幅值比,由此幅值比的变化关系得到膜厚测量过程中的反射系数值并最终确定润滑膜厚度值。实验结果表明:当润滑膜厚小于5μm时,测量结果与实际膜厚相吻合;随着膜厚增加,特别是大于7μm后,润滑膜的变化及其厚度由多次测量结果的均值表示。在2.3~10.3μm分布范围内的多次实验结果显示,该方法有较高的测量准确度。     

纳米级润滑膜失效实验研究

采用光干涉法相对光强原理对点接触中心区进行了润滑膜厚度测量,该方法在垂直方向的分辨率可达0．5nm,水平方向可达1 μm．讨论了膜厚与压力,速度和润滑油粘度之间的关系,观察和分析了流体润滑膜的失效现象．实验结果表明如果接触压力足够小或者润滑油粘度足够高,即使在一个很低的速度下也能清晰地观察到流体动压润滑效应．当压力增至某一定值,在膜厚—速度曲线上可观察到一个转折点,当速度降到此点以下时,润滑膜厚度将很快减小到几个分子层厚,此时,润滑膜不再具有流体润滑特征,即流体润滑膜失效．对不同粘度的润滑剂,失效点会出现在不同的速度和压力下．要使接触区在较高的压力下形成流体膜就必须施加更高的速度或使用更大粘度的润滑油．最后建立了失效点的压力、速度和润滑油粘度之间的关系．     

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。     

铜膜厚度对铜膜结构和光电学性质的影响

采用热蒸发方法在玻璃基片上沉积100 nm以内不同厚度的铜薄膜.利用X射线衍射仪、原子力显微镜和分光光度计分别检测薄膜的结构、表面形貌和光学性质,用Van der Pauw方法测量薄膜的电学性质.结果表明,可以将薄膜按厚度划分为区(0~11.5 nm)的岛状膜、区(11.5~32 nm)的网状膜和区(32.0 nm)的连续膜.薄膜的表面粗糙度随膜厚的增加,在、区时增加,区时减小.薄膜电阻在区时无法测量,在区随膜厚的增加急剧下降,而在区时随膜厚增加缓慢减小.薄膜的光学吸收与其表面粗糙度密切相关,其变化规律与表面粗糙度的变化相一致.     

磁控溅射制备钛薄膜的结构和光学性质

利用直流磁控溅射技术在石英基片上沉积厚度为35～112nm的钛薄膜.采用X射线衍射仪和原子力显微镜分别对薄膜的微结构和表面形貌进行观测,用分光光度计测量样品的透射和反射光谱.选用德鲁特光学介电模型,通过拟合样品的透射和反射光谱数据的方法求解钛薄膜的折射率、消光系数和厚度.结果表明,随着厚度的增加,(100)面衍射峰强度增强,薄膜的结晶性能提高;膜厚为56nm时,样品的表面为多孔结构,而大于56nm时表面为连续膜的球形颗粒结构;随膜厚的增加,表面颗粒直径逐渐增大,表面粗糙度减小.在400～2 000nm波长范围内,薄膜的透射率随膜厚的增加而减小,反射率升高;折射率在2.5与3.4之间,消光系数在0.7与1.4之间,折射率和消光系数均随膜厚的增加而增加.     

表面力仪及油性添加剂薄膜流变特性

为研究超薄润滑膜的摩擦特性和添加剂的影响 ,采用自制的表面力仪进行了润滑剂基础油和油性添加剂的薄膜流变实验。结果表明 :当膜厚减薄到纳米量级时 ,润滑油呈现非牛顿剪切响应 ,即剪切稀释现象 ,其等效粘度随着膜厚变薄而增加 ,并在某个临界膜厚处急剧上升。加入添加剂后 ,润滑油等效粘度降低 ,临界膜厚变小 ,说明薄膜流变特性与界面的摩擦状况有关。指出油性添加剂的功能在于形成摩擦系数小但厚度较薄的吸附层 ,与界于壁面间的润滑流体构成夹层结构 ,从而较好地解释了实验规律     

应用微机技术实测轴承润滑状态的研究

本文介绍一种用应变片实测轴承内部的润滑状态及其测试仪器。文章首先对应变技术测量轴承润滑膜的理论、试验装置、微机软硬件作了较为详细的介绍。还实测了几种润滑剂的轴承润滑膜厚度,并同理论计算结果进行比较。试验表明,采用本文介绍的实测方法和仪器,能较准确地判断轴承内部的润滑状态。     

基体偏压对磁控溅射TiAlN薄膜性能的影响

采用中频孪生磁控溅射技术,以Q235碳钢为基体,通过调整薄膜沉积过程中基体负偏压大小,制备TiAlN薄膜.采用原子力显微镜(AFM)观察薄膜表面形貌,采用动电位极化试验研究薄膜的电化学腐蚀行为,用台阶仪和显微硬度计测量薄膜的厚度和硬度,用X-射线光电子能谱仪测试薄膜的组织成分.结果表明,TiAlN薄膜表面平整,粗糙度低.随偏压的增大,膜厚、显微硬度和耐腐蚀性都呈现也先增大,后减小的趋势.当负偏压增大到60 V时,薄膜的腐蚀电位和腐蚀电流密度分别为-256.2 mV和7.81×10-6A/cm2,抗腐蚀能力最强.X射线光电子能谱(XPS)检测结果表明,随负偏压幅的增大,Al/Ti原子比降低.     

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.     

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.     

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.     

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。     

衬底对直流磁控溅射制备TiO2薄膜结构和形貌的影响

在气压为1Pa和2Pa的情况下,文章采用直流磁控溅射法分别在Si(100)、Al2O3陶瓷、普通载玻片3种衬底上生长TiO2薄膜;利用原子力显微镜对TiO2薄膜的表面形貌进行观察,研究了压强及衬底对薄膜表面形貌的影响。并研究表明,在Si(100)衬底上生长的TiO2薄膜,气压为2Pa时比1Pa时表面粗糙度要大;在相同溅射气压下,Si(100)衬底上得到的TiO2薄膜质量明显优于Al2O3陶瓷和普通载玻片衬底上的。     

Fe掺杂TiO2薄膜的低温制备及光吸收性能研究

将不同比例的Ti粉和Fe粉的混合粉末加入到质量分数为30%的H2O2溶液中,然后把Ti片浸入其中,保持80℃低温反应72h,在Ti片上形成了Fe掺杂TiO2薄膜。利用X射线衍射仪,扫描电子显微镜,紫外-可见光谱仪等多种手段对薄膜的结构及光吸收性能进行了研究。结果表明,在Ti片表面形成了结构较为疏松的锐钛矿相Fe掺杂TiO2薄膜;与未掺杂的TiO2薄膜相比,不同Fe粉含量生成的Fe掺杂TiO2薄膜的紫外-可见光吸收边均发生明显红移,禁带宽度均有所减小;掺Fe量为3%时,TiO2薄膜的禁带宽度减小至3.04eV。     

Nano-Ti/TiO2-PAn复合膜电极制备及其电催化降解对硝基苯酚

利用溶胶－凝胶法和电化学聚合制得Ti/nano TiO2-PAn复合膜电极,并通过X射线衍射仪(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)及循环伏安法(CV)对制备的Ti/nano TiO2-PAn复合膜电极的结构和表面形貌进行了表征.以此电极对模拟污水进行了电化学处理,研究了nano TiO2-PAn复合膜电极初始浓度、不同扫描速度、不同扫描圈数等因素对对硝基苯酚电催化降解影响,实验表明初始浓度为320 mg/L的对硝基苯酚,经Ti/nano TiO2-PAn复合膜电极电催化降解1 h,降解率可达65.7%,在