| 题名 | 纳米润滑薄膜和结构材料的制备及表面力学评价 |
| 作者 | 莫宇飞 |
| 学位类别 | 理学博士 |
| 答辩日期 | 2009-05-25 |
| 授予单位 | 中国科学院研究生院 |
| 导师 | 白明武 |
| 关键词 | 双组分自组装膜 局部阳极氧化 离子液体 摩擦学 Dual-component self-assembled monolayer Local anodic oxidation Ionic liquid Tribology |
| 学位专业 | 物理化学（含：化学物理） |
| 中文摘要 | 本文在纳米润滑薄膜材料和结构材料的制备和力学性质方面进行了大量实验研究。在单晶硅的表面上自组装了一系列结构新颖的氟化自组装膜和超薄离子液润滑膜。采用原子力显微技术、X射线光电子能谱和衰减全反射红外等设备对薄膜的表面形貌和内部结构进行了细致的表征。通过电流诱导局部阳极氧化的方法在单晶硅表面制备了纳米尺度结构材料，并采用新颖的原子力胶体探针技术对纳米材料表面进行了粘着力和侧向力的研究。主要的研究内容和结果如下： 1.采用液相法将全氟羧酸分子成功地自组装在硅片表面。氟化自组装薄膜具有良好的抗粘着及减磨特性。通过酰胺反应将全氟羧酸分子自组装单层处理成双层结构后，使在保留抗粘着减磨性能的同时，能够大大提高薄膜的抗磨损寿命。长碳链分子自组装薄膜表面具有良好的温、湿度安定性,并且全氟的长碳链分子薄膜的安定性要优于相应长度的碳氢链分子薄膜。 2.以纳米颗粒为模板制备了共面的双组分双层结构的自组装混合薄膜。通过控制纳米颗粒的分布来控制混合薄膜的各组分比例。采用新颖的粘着力统计方法来计算共面双组分双层结构的自组装混合薄膜的混合比例。 3.采用浸渍-提拉法，在单晶硅片上制备了一系列厚度约为2nm的离子液体薄膜。并用球盘摩擦试验机和摩擦力显微镜对其不同尺度下的摩擦学性质进行了评价。 4.采用电流诱导局部阳极氧化的方法制备了各种形状的纳米柱状阵列。纳米柱子的尺寸可以通过控制脉冲电压、脉冲宽度和相对湿度进行纳米尺度精确控制。氢钝化处理的硅片具有较高的饱和氧化高度和较高的侧向分辨率。通过原子力胶体探针技术对纳米柱状阵列进行了粘着力和摩擦力的评价。结果证明，粘着力和摩擦力与阵列的表面覆盖率紧密相关。表面覆盖率约为3%的阵列分布其表面具有最优良的抗粘减摩性能。在上述研究基础和理论的指导下，从纳米结构设计入手，制备和开发具有抗粘减摩的具有特殊纳米结构的润滑薄膜，探讨薄膜微观结构与薄膜机械性能、摩擦学、表面特性之间的相关性，利用各种现代分析技术研究薄膜和微观结构在摩擦过程中发生的各种物理、化学相互作用，并借此从摩擦学角度探讨一些具有一定创新意义的解决磁记录系统磁头、磁盘界面问题的方法和理论。 |
| 学科主题 | 纳米润滑材料 |
| 公开日期 | 2012-11-05 |
| 内容类型 | 学位论文 |
| 源URL | [http://210.77.64.217/handle/362003/1659]  |
| 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 | 莫宇飞. 纳米润滑薄膜和结构材料的制备及表面力学评价[D]. 中国科学院研究生院. 2009. |
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