柔性人工晶状体材料在分子尺度上的纳米压痕和纳米划痕

本文着重研究了折柔性丙烯酸酯人工晶状体在分子尺度下的材料变形和去除机理,为这种柔性材料的超精密抛光奠定了理论基础.通过基于原子力显微镜的纳米压痕实验表明材料在纳米级压痕作用下具有明显的表面效应.随着加载速率的变化,加载曲线在一定程度上偏离了P-h2关系,随着加载速率的增大,材料的粘弹性行为得到较好的抑制.该材料具有明显的尺寸效应,在300–800 nm压痕深度内,材料的纳米硬度由7.7 MPa降至6.4 MPa.纳米划痕实验发现材料摩擦系数急剧下降,然后随着法向载荷的降低而保持稳定,这种现象是由于系统内的摩擦机理由夹杂弹性变形的塑性去除转变为了界面摩擦.此外,通过分子动力学模拟的方法验证了加载速率依赖性现象,诠释了纳米硬度深度依赖性的内在机理.揭示了实验与仿真中载荷-位移曲线和摩擦系数的波动是由于材料分子链的不同运动模式以及材料堆积引起不均匀切深的复合作用.