类富勒烯碳基薄膜在离子液体润滑剂作用下的摩擦学性能

利用等离子体增强化学气相沉积(PECVD)技术,在单晶硅基底表面制备含氢类富勒烯碳基薄膜.采用FEI Tecnai F30型高分辨透射电镜(HRTEM)和LABRAM HR 800型拉曼光谱仪对薄膜的结构进行表征;利用摩擦磨损试验机、奥林巴斯STM6测量显微镜和X射线光电子能谱仪(XPS)分析比较薄膜在干摩擦与离子液体1-乙基-3-甲基咪唑四氟硼酸盐(L-B102)润滑条件下的表界面特性.实验结果表明:所制备的碳基薄膜具有典型的类富勒烯结构;在离子液体作为润滑剂条件下,含氢类富勒烯碳基薄膜在低频率摩擦时表现出减摩性能;在高频率摩擦中表现出优异的抗磨性能,磨损寿命显著提高.其作用机理可能是离子液体在摩擦过程中作为约束液体,当液体与固体表面接触时,由于分子或原子相互吸引的作用,产生物理吸附边界润滑膜,有效地起到减摩抗磨作用.     

钛合金表面稀土改性双层羧基化石墨烯复合薄膜的摩擦磨损性能

利用自组装成膜技术在钛合金基片表面制备了稀土改性双层羧基化石墨烯复合薄膜,采用接触角测量仪测量薄膜表面的接触角,采用扫描电子显微镜观察薄膜表面的微观形貌,并利用UMT-2MT型摩擦磨损试验机及原子力显微镜研究薄膜的宏观及微观摩擦磨损性能.结果表明:所制备的稀土离子改性双层羧基化石墨烯复合薄膜具有优异的摩擦磨损性能;相比于单层薄膜,稀土改性双层羧基化石墨烯复合薄膜具有更低的摩擦系数和微观摩擦力,表现出更优异的宏观及微观摩擦磨损性能.     

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.     

单晶硅表面制备稀土改性碳纳米管自组装复合薄膜的摩擦磨损性能

在单晶硅表面制备稀土改性碳纳米管自组装复合薄膜,采用接触角测定仪、扫描电子显微镜以及x射线光电子能谱仪分析表征薄膜的组成和结构,在UMT-2MT型摩擦磨损试验机上评价薄膜的摩擦磨损性能.结果表明:稀土改性碳纳米管可以组装到氧化的硅烷化表面而形成碳纳米管复合薄膜;复合薄膜表现出优异的摩擦磨损性能,在给定的试验条件下,其摩擦系数约为0.10～0.12,并随载荷和滑动速度增加而减小,具有较好的耐磨性能及摩擦稳定性,在微机械表面改性中显示出潜在的应用前景.     

含氢类富勒烯碳膜在不同润滑介质下的摩擦学性能

利用等离子体增强化学气相沉积技术,在钢球和硅基底上制备含氢类富勒烯碳膜(FL-C:H),并利用拉曼光谱仪、X射线光电子能谱仪(XPS)、场发射高分辨透射电子显微镜(HRTEM)以及纳米压痕仪等手段分析了FL-C:H薄膜的结构和力学性能,并通过摩擦磨损试验机、三维表面轮廓仪和光学显微镜研究了在PAO6和发动机油的润滑介质下FL-C:H薄膜对摩时的摩擦学性能.结果表明:在PAO6和发动机油作为润滑介质下FL-C:H薄膜与FL-C:H薄膜对摩具有较低的摩擦系数和磨损率,能够起到更好得润滑作用.     

电泳沉积石墨烯薄膜的摩擦学性能

为提高MEMS硅基底表面的抗摩擦磨损性能,采用电泳沉积法在硅基底表面制备石墨烯薄膜,利用旋转摩擦试验机测试不同条件下制备的石墨烯薄膜的摩擦性能,并用3D轮廓仪考察相应的磨损体积.结果表明:当石墨烯溶液质量浓度为0.3mg/mL,沉积电压为20V时,摩擦系数最低达到0.079,同时磨损体积降低2个数量级.采用电泳沉积法制备石墨烯薄膜具有巨大的发展前景.     

石墨烯量子点用于修复石墨烯结构缺陷及其薄膜导热性能研究

为解决GO制备过程中,不可避免引入的石墨烯拓扑结构缺陷对热传递性能的显著影响,研究采用石墨烯量子点(GQDs)作为外部碳源,通过在高温条件下修复石墨烯中的拓扑结构缺陷,制备出了自支撑的石墨化–氧化石墨烯/石墨烯量子点(g-GO/GQDs)散热薄膜。与原始的gGO膜相比,g-GO/GQDs薄膜的面内热导率提高了22.1%,达到739.04 W/(m·K)。通过进一步的薄膜结构分析,发现其热导率的提高可归因于石墨化过程中sp2碳晶格域的恢复和形成。石墨烯导热薄膜的散热性能研究表明,该研究结果可有效提高石墨烯薄膜的散热效果,为制备高性能散热薄膜提供了新思路。     

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.     

石墨烯增强TiCrCu合金复合材料摩擦学行为研究

不同载荷下TiCrCu合金的摩擦行为与抗磨性能差异显著,影响了TiCrCu合金零部件在工程应用中的使用精度与服役寿命.为使TiCrCu合金在不同载荷作用下具有稳定且优异的摩擦学性能,通过制备石墨烯增强TiCrCu合金复合材料,研究了不同载荷下石墨烯对复合材料摩擦学行为的影响.结果表明:6～8 N载荷作用下,摩擦表面存在...     

纳米SiO2部分取代氧化石墨烯作为水基润滑添加剂在镁合金/钢界面的摩擦学性能研究

氧化石墨烯是一种摩擦学性能优异的水基润滑添加剂,近年来受到国内外学者的广泛关注。然而,高的生产成本限制了氧化石墨烯的广泛应用。因此,本文拟采用成本低廉,润滑性能优异的纳米SiO₂部分取代氧化石墨烯制备氧化石墨烯/SiO₂复合水基润滑液,采用摩擦磨损试验机研究两种纳米材料在去离子水中的比例对镁合金/钢体系中摩擦系数和磨损体积的影响。结果表明,在本文测试条件下氧化石墨烯/SiO₂复合水基润滑液相对于纯氧化石墨烯水基润滑液和SiO₂水基润滑液具有低的摩擦系数。针对承载能力测试,所有的润滑液在载荷1 N和3 N的测试条件下具有低的磨损体积。随着载荷的增加,不同润滑液的抗磨损性能具有较大的差别。在载荷5 N和8 N的测试条件下,氧化石墨烯/SiO₂复合水基润滑液的磨损体积相对于纯氧化石墨烯水基润滑液分别下降了50.5%和49.2%。氧化石墨烯/SiO₂复合水基润滑液在严苛的摩擦实验测试条件下相对于纯氧化石墨烯水基润滑液磨损体积下降了46.3%。实验结果为镁合金碳基复合水基成形润滑液的设计和制备提供了新的思路。     

基于电沉积石墨烯/普鲁士蓝/壳聚糖复合薄膜的葡萄糖生物传感器（英文）

在玻碳电极表面通过三步电沉积法制备了石墨烯/普鲁士蓝/壳聚糖复合薄膜葡萄糖生物传感器.通过循环伏安法将氧化石墨烯电化学还原,在电极表面直接得到石墨烯纳米层,在石墨烯纳米层上成功电沉积得到普鲁士蓝纳米粒子和葡萄糖氧化酶-壳聚糖复合薄膜,制备的修饰电极通过电化学方法以及扫描电镜分析了其性能与结构.在最优条件下,该生物传感器表现出了灵敏度高(50.29 mA·L·mol~(-1)·cm~(-2))、检测限低(12μmol·L~(-1))、响应时间短(3 s)等特点.电极响应电流与葡萄糖溶液浓度在0.02～10 mmol·L~(-1)范围内具有较好的线性关系.此外,在对人体血清样本的检测中,该传感器同样表现出优异的性能,对血清中常见物质具有较强的抗干扰能力.     

镁合金表面磁控溅射SiC薄膜的摩擦磨损性能

采用室温磁控溅射技术在镁合金(AZ91D)表面制备出SiC(碳化硅)薄膜,利用纳米压痕仪、摩擦磨损试验机对薄膜的纳米力学性能和膜基系统的摩擦磨损性能进行了研究.试验结果表明:此薄膜具有低纳米硬度(12.39 GPa)、低弹性模量(78.93 GPa)和高硬弹比(0.157);膜基系统具有好的摩擦磨损性能,在以氮化硅球为对磨件的室温干摩擦条件下磨损速率在10-5mm3·m-1·N-1级,摩擦系数约为0.248,薄膜未出现裂纹和剥落.分析表明,此膜基系统具有良好抗磨性能与其薄膜具有低的硬度和高的硬弹比、膜基系统具有好的弹性模量匹配是相一致的.SiC薄膜的低纳米硬度、低弹性模量系基材镁所致.     

碳质双层纸基摩擦材料的制备与性能表征

使用造纸工艺制备了一种碳质双层纸基摩擦材料,采用TG-DTA热分析、惯量摩擦试验和定速摩擦试验研究了摩擦材料的耐热性能和摩擦磨损性能,获得了碳质双层纸基摩擦材料的静摩擦力矩曲线.试验结果显示,碳质双层纸基摩擦材料耐热性能良好,动摩擦稳定,静摩擦系数低,磨损率小,载荷适应性强,是一种适合于在高载荷条件下使用的低静/动摩擦系数比纸基摩擦材料.     

微波辐射与碳基纳米材料协同实现聚乳酸结晶形态调控与高性能化

为提高左旋聚乳酸(PLLA)的结晶性能,以氧化石墨烯(GO)和碳纳米管(CNT)为功能化纳米补强剂,在微波场下辐射5 min后制备PLLA/GO-5和PLLA/CNT-5复合薄膜材料;采用偏光显微镜和扫描电子显微镜观察复合薄膜在微波辐射下的晶体形态.结果表明:微波辐射和碳基纳米材料对PLLA的结晶性能形成了显著的协同增...     

石墨烯碳纳米管混杂增强铝轴承材料微观组织与减磨性能研究

铝基轴承合金(成分:Al-20Sn-1Cu-0.5Mg),摩擦系数降低,在干摩擦过程中具有极为重要的意义。利用化学镀制备镀铜石墨烯及碳纳米管,采用球磨分散、热压烧结的方法来制备镀铜石墨烯及碳纳米管混杂铝基轴承材料;采用金相显微(OM)和扫描电子显微镜(SEM)观察复合材料的微观组织,利用X射线衍射仪(XRD)对复合材料进行物相分析,通过摩擦试验测试摩擦系数变化,结果表明:通过高能球磨技术能够将石墨烯及碳纳米管分散到铝锡复合粉体中,利用热压烧结工艺可以得到石墨烯及碳纳米管增强铝锡基轴承材料。在干摩擦的条件下,随着石墨烯含量的增加,铝基复合材料摩擦系数显著降低,波动范围也明显减小,当石墨烯含量为1.0wt.%时,复合材料摩擦系数平均值降低至0.12。     

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.     

不同载荷对45#钢表面自修复膜成膜影响

为制备在润滑油中具有良好分散性的自修复粉体和研究不同载荷对自修复膜成膜的影响,分析了钛酸酯偶联剂对蛇纹石粉体表面的修饰作用,探讨了不同载荷下添加剂对金属摩擦副的自修复作用,解析了试样表面形貌和试样表面化学成分.结果表明:经钛酸酯偶联剂修饰的粉体在润滑油中具有较好的分散性;在润滑油中加入蛇纹石粉体和分散剂可显著增加耐磨减摩性能.当载荷为300 N,含有添加剂的润滑油润滑条件下,摩擦副的摩擦系数较纯基础油低,添加剂起减摩作用;当载荷为600 N和900 N时,蛇纹石粉体在表面形成相对完整、光滑的自修复膜层,避免了金属表面的直接接触,从而起到降低磨损的作用;当载荷为900 N时,表面自修复膜层在摩擦机械力和热的作用下,发生化学脱水反应,自修复膜层表面有较多的微小孔洞.     

石墨烯与ZDDP作为复配润滑油添加剂的摩擦学性能

为探究石墨烯作为润滑油添加剂与现有二烷基二硫代磷酸锌(ZDDP)添加剂之间的复配性能,以span80为分散剂,在基础油里制备出不同质量含量的石墨烯添加剂油样以及石墨烯和ZDDP混合添加剂油样.利用四球摩擦磨损试验机对添加剂油样进行摩擦磨损试验,采用金相显微镜、能谱仪对钢球磨斑直径、磨斑形貌和磨斑表面元素进行分析.结果表明:当石墨烯的质量含量为0.03%时,油样的平均摩擦系数约为0.047,磨斑直径约为0.297 mm;与基础油相比,分别降低31.9%和22.6%;当石墨烯和ZDDP的质量含量分别为0.03%和0.5%时,油样的抗磨性能得到极大提高,磨斑直径约为0.145 mm,与单石墨烯添加剂油样相比,约降低36.9%.由此看出,石墨烯与ZDDP共混物作为润滑油添加剂时可改善摩擦副间的摩擦学性能,并且两者能起到较好的协同作用.     

氧化石墨烯对GCr15-Si_3N_4摩擦副润滑效应试验

目的研究氧化石墨烯添加剂对GCr15-Si_3N_4摩擦副润滑效应影响,提高陶瓷球轴承的运行特性.方法以GCr15圆盘和Si_3N_4球组成摩擦副,选用40℃时黏度为79.43 mm~2/s的润滑油作为基础油,并添加氧化石墨烯.使用摩擦磨损试验机球面接触式旋转环块考察氧化石墨烯作为润滑油添加剂在GCr15-Si_3N_4摩擦副中的润滑效应;用摩擦磨损试验系统自动记录摩擦系数,温升检测系统实时记录摩擦位置温升,利用电镜对磨痕进行表征;试验分析转速、载荷及氧化石墨烯含量对GCr15-Si_3N_4摩擦副摩擦系数、温升及表面磨痕的影响.结果氧化石墨烯的质量分数为0.15%时对低转速及高载荷有较好的润滑效果;氧化石墨烯的质量分数为0.3%时对高转速的温升有较好的控制作用,温升降低了3.55℃.结论转速、载荷及氧化石墨烯含量对GCr15-Si_3N_4摩擦副的摩擦系数、温升及表面磨痕均有影响.在润滑油中添加适当的氧化石墨烯后可以起到减磨作用,对低转速有较好的润滑效果,对高转速温升有较好的冷却作用.