多尺度微/纳润滑薄膜的设计、构筑及其摩擦学行为研究
文献类型：学位论文
| 作者 | 王莹 |
| 学位类别 | 工学博士 |
| 答辩日期 | 2010-05-20 |
| 授予单位 | 中国科学院研究生院 |
| 导师 | 薛群基 ; 王立平 |
| 关键词 | 仿生微/纳织构 超疏水 多烷基环戊烷 织构化双组分润滑薄膜 摩擦学行为 Bio-mimicking micro/nano textures Superhydrophobic Multiply-alkylated cyclopentanes Patterned dual-component lubricant film Tribological behavior |
| 学位专业 | 材料学 |
| 中文摘要 | 多尺度微/纳结构润滑薄膜的设计、构筑及其摩擦磨损特性研究是近年来新型润滑薄膜及其微观摩擦学领域热点研究之一。本论文分别在金属镀层、类金刚石薄膜和单晶硅表面上实现了不同形状、尺度的规则织构化和仿生微/纳结构表/界面的构筑；系统考察了多尺度微/纳织构对表面润湿性、粘着行为、摩擦磨损特性的影响。在此基础上，基于模板技术和自组装技术，在单晶硅表面设计并构筑了织构化双组分润滑薄膜，研究了润滑剂成分和织构对其摩擦学行为的影响。主要的研究内容和结果如下： 1．利用复型技术，在金属镍表面上实现了高精度仿生微/纳织构的构筑，其形貌和尺寸与生物原型表面的微/纳织构高度一致，分辨率为：水平方向达到几百纳米，深度方向达到几十纳米。在金属镍表面构筑出仿生微/纳织构之后，其表面润湿性和微观摩擦学性能均得到明显改善。 2．将复制法、电沉积方法和物理气相沉积技术相结合，采用生物原型为模板，设计并构筑了超疏水、高硬度、高韧性的仿生微/纳织构化DLC薄膜。所制备的DLC薄膜表面存在非晶-纳米晶复合结构，这可以用来解释这种薄膜能够兼具较高的硬度(大约21 GP)和良好的韧性；而且其形貌和尺寸与生物原型表面的微/纳织构高度一致。结合化学改性，可使仿生微/纳织构化的DLC薄膜表面呈现出超疏水性（接触角达到160º），与生物原型的基本一致；所制备的仿生微/纳织构化的DLC薄膜在用化学修饰前后都具有优异的摩擦磨损性能。 3．系统考察了MACs在经过不同洁净和腐蚀处理的单晶硅基底上的润湿性和纳米摩擦学特性，并通过二步法制备了MACs-APS双层膜。与APS SAMs和MACs单组分膜相比，双层膜呈现最好的耐磨性，在失效前未发生明显磨损。这是由于键合性较好的APS层和流动性较好的MACs层相复合后具有优异的自润滑特性，从而表现出了较好的减摩抗磨特性。 4．基于μCP技术和自组装技术，在单晶硅表面实现了MACs–OTS织构化双组分润滑薄膜的构筑。与织构化OTS SAMs和MACs润滑膜相比，在载荷为0.1 N – 0.5 N条件下，MACs–OTS织构化双组分润滑膜展现出最好的承载能力和耐磨性，且具有自润滑性。另外，系统考察了纳米粗糙度（沟槽表面覆盖率）和化学改性（MACs）对表面润湿性和摩擦学性能的影响。结果表明，增大表面粗糙度和化学改性相结合可以显著改善表面的摩擦学性能。 |
| 学科主题 | 新型润滑薄膜 |
| 公开日期 | 2012-11-07 |
| 源URL | [http://210.77.64.217/handle/362003/1699]  |
| 专题 | 兰州化学物理研究所_固体润滑国家重点实验室 |
| 推荐引用方式 GB/T 7714 | 王莹. 多尺度微/纳润滑薄膜的设计、构筑及其摩擦学行为研究[D]. 中国科学院研究生院. 2010. |
入库方式： OAI收割
来源：兰州化学物理研究所
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