溅射/液相合成制备MoS2复合薄膜的结构与摩擦学性能研究
文献类型：学位论文
| 作者 | 董春萌 |
| 答辩日期 | 2022-05-20 |
| 授予单位 | 中国科学院大学 |
| 授予地点 | 北京 |
| 导师 | 孙嘉奕,高晓明 |
| 关键词 | 溅射MoS2薄膜，液相合成，悬键，纳米颗粒，摩擦学性能 |
| 学位名称 | 工学博士 |
| 学位专业 | 材料学 |
| 其他题名 | 无 |
| 英文摘要 | 空间润滑领域应用广泛的 MoS2 基薄膜，由于其内部存在高活性的悬键导致 易发生氧化，影响其使役性能，因而对其耐环境性能的研究成为本领域内所关注 的重要问题之一。本研究首先考察了水浴处理工艺方法对溅射MoS2薄膜的组份、 结构和摩擦学性能的影响。在此基础上，创新性地提出了溅射结合液相合成（水 热合成）在 MoS2 晶体悬键上原位生成纳米颗粒的方法，使复合薄膜中 MoS2 晶体 悬键处于键合状态，进而构筑了 MoS2-Au、MoS2-Cu2O、MoS2-Cr3O4和 MoS2-Fe2O3 复合薄膜。同时，进一步将悬键键合的思路推广到共溅射 MoS2-C6H5Na3O7 复合 薄膜中。研究了用于占用悬键的纳米颗粒的成分、数量、形貌和尺寸对薄膜结构 的影响，考察了上述薄膜的耐环境性能及在不同环境下的摩擦学性能，深入探讨 了其摩擦磨损和耐环境性能的变化机理。研究结果表明： 1. 采用溅射技术制备了 MoS2 薄膜并对其进行水浴处理，明确了一定时间的 水浴处理不会造成 MoS2 薄膜氧化。水浴能诱导 MoS2 薄膜的应力发生变化并最终 释放部分应变能，导致了 MoS2 柱状晶结构上生长出新的细小的枝状晶结构；同 时，应变能还引起了薄膜中部分非晶结构组织向微晶结构转化以及 2H-MoS2 相向 1T-MoS2 相的转化。MoS2 薄膜经特定条件的水浴处理后，薄膜致密性增加和晶粒 尺寸缩小导致真空耐磨寿命得到了明显的改善。 2. 采用溅射 MoS2 薄膜与氯金酸、柠檬酸钠混合溶液构成络合反应体系，制 备了具有良好耐磨寿命的 MoS2-Au 纳米颗粒复合薄膜。软金属 Au 纳米球（5-20 nm）均匀分布于薄膜表面及层状结构内部。Au 纳米颗粒在原位生长过程中导致 MoS2晶格畸变，诱发了层间的不匹配现象，而摩擦能引起 MoS2不匹配结构消失， 同时也造成了软金属 Au 纳米颗粒产生塑性变形。复合薄膜组织结构的变化，导 致其比纯 MoS2 薄膜耐磨寿命明显增加，摩擦系数无明显变化。 3. 采用溅射 MoS2 薄膜与 CuSO4、柠檬酸钠混合溶液构成络合反应体系，在 MoS2 上原位生成 Cu2O 纳米颗粒（40 nm），制备了具有超疏水和真空超滑特性 的 MoS2-Cu2O 复合薄膜。分析表明，MoS2 晶体棱面悬键与 Cu2O 纳米颗粒发生键 合，并且 Cu2O 纳米颗粒的生长导致了 MoS2 出现层间 8不匹配角。悬键被占据 阻碍了与氧的结合，改善了耐氧化性能。分布于薄膜表面的 Cu2O 纳米颗粒形成。 |
| 页码 | 125 |
| 源URL | [http://ir.licp.cn/handle/362003/30081]  |
| 专题 | 兰州化学物理研究所_先进润滑与防护材料研究发展中心 |
| 作者单位 | 1.中国科学院大学 2.中国科学院兰州化学物理研究所; |
| 推荐引用方式 GB/T 7714 | 董春萌. 溅射/液相合成制备MoS2复合薄膜的结构与摩擦学性能研究[D]. 北京. 中国科学院大学. 2022. |
入库方式： OAI收割
来源：兰州化学物理研究所
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