二维材料微观摩擦学研究进展

综述了二维材料在微观摩擦学领域的研究进展,系统介绍了二维材料的分类和制备方法以及用于微观摩擦学研究的常用设备。按照单峰接触模型和异/同质结接触模型,重点介绍了二维材料在微观摩擦学的研究现状,概括分析了二维材料的结构性质、针尖与样品之间的相互作用、材料与衬底之间的相互作用,以及外加电场等对微观摩擦学的影响机制。总结了基于二维材料在微观摩擦学领域的摩擦和磨损机制,包括声子作用机制、电子-声子耦合机制以及电子作用机制。基于上述机制,通过利用削弱乃至消除褶皱效应、调控电-声耦合及构建非公度接触等手段,可以实现微观尺度的超低摩擦乃至超润滑。指出了发展微观尺度超低摩擦乃至超润滑薄膜的方法及思路。最后展望了二维材料在微观摩擦学领域的未来发展方向。

微机电系统的微观摩擦学研究进展

对微机电系统的微观摩擦学研究现状进行了综述 ,介绍了在微机电系统中摩擦学呈现的各种新特征 ,以及材料、环境和不同工况条件对微机电系统运行稳定性的影响 .从微观摩擦学角度探讨了微机电系统的润滑问题 ,介绍了表面改性和薄膜润滑等在解决微机电系统润滑问题方面的研究现状 。

单晶硅表面改性及其微观摩擦学性能研究进展

评述了单晶硅表面改性及其微观摩擦磨损性能研究现状和进展,就单晶硅微观机械性能和摩擦磨损性能、单晶硅表面沉积薄膜和氧化层的微观机械和摩擦学性能及硅材料表面离子注入和表面纳米化等相关研究进行了归纳总结;指出应当继续深化硅材料表面改性技术及改性层微观摩擦学性能的研究,特别是应当加强硅材料表面离子注入及表面纳米化的研究,从而满足MEMS/NEMS等高技术领域的应用和发展需要.

微观摩擦学研究进展

早在十九世纪中叶就有人试图从原子、分子水平上揭示摩擦过程的本质，然而直到原子力显微镜和摩擦力显微镜问世之后的本世纪八十年代，学术界才明确提出了微观摩擦学这个概念。为了推动微观摩擦学的发展，对微观摩擦学的研究方法及其最新研究进展作了综合介绍与评述。微观摩擦学在基础研究方面首先是从边界润滑之研究提出的，而在应用方面则是从磁头－盘之润滑提出的；在研究方法上主要是原子力显微镜、ＬＢ膜技术、表面力装置、石英晶体微量天平、红外、电子能谱和计算机分子动力学模拟等。目前，微观摩擦学主要应用于高密度磁纪录介质的摩擦学研究，同时还应用于微型机械和大规模集成电路的制造，以及微观摩擦、粘着与磨损行为的基础研究等方面，除此以外，还简明地指出了今后微观摩擦学研究应当重视的若干问题。

二硫化钼改性聚甲醛自润滑复合材料的微观摩擦学性能研究

用市售微米MoS2(micro-MoS2)、自制MoS2纳米球(MoS2 nano-balls)与MoS2夹层化合物(MoS2-IC)分别共混填充到聚甲醛(POM)中,然后把此共混物复合到铜粉钢板上,制备出系列改性POM/铜/钢3层复合轴承材料.在UST万能表面测试仪上对复合材料的微观摩擦学性能进行了测试.结果显示POM/MoS2-IC复合材料的微观摩擦学性能并不理想,分析原因认为在MoS2夹层过程中,MoS2的晶型由摩擦学性能优良的2H型转变成了相对较差的1T型.POM/MoS2 nano-balls复合材料表现出了优良的微观摩擦学性能,这归咎于其独特的球形封闭结构引起的化学稳定性升高,此外在摩擦过程中球形结构可以通过剥层与转移起到润滑作用.

磺化聚苯乙烯/二氧化钛有序交替纳米复合多层膜的制备、结构表征及其微观摩擦学行为

利用离子自组装技术在石英片表面制备了TiO2/PSS有序交替的层状纳米多层膜.采用透射电子显微镜、接触角测量仪和原子力显微镜对所制备的TiO2溶胶粒子和TiO2/PSS有序纳米多层膜进行了结构表征并研究了其微观摩擦学性能.结果表明:摩擦力随着薄膜层数的增加而减小.

Teflon/Al_2O_3纳米复合膜的结构及微观摩擦学特性

为了提高聚四氟乙烯的耐磨损能力,用射频磁控溅射法交替溅射纯Teflon靶和Al2O3靶获得Teflon/Al2O3多层复合膜,通过PHI-5300 ESCA型X射线光电子能谱及原子力显微镜(AFM)对其结构、力学性能和微观摩擦磨损特性研究表明:Teflon/Al2O3多层复合膜不但具有Al2O3膜的较高硬度和抗磨损性能,而且具有纯Teflon膜的减摩性和高承载能力.同Al2O3相比,复合膜的综合性能优于纯Al2O3膜和纯Teflon膜.Teflon/Al2O3多层复合膜的研制,解决了弹性金属塑料瓦耐磨损能力差的问题.

十八烯反应膜的制备及其微观摩擦学性能研究

通过紫外激发在氢终止的单晶硅表面制得了十八烯的反应膜 ,并采用接触角测定仪、红外光谱仪、椭圆偏光仪及原子力显微镜等表征了薄膜的结构和摩擦学特性 .结果表明 ,在紫外光照射下 ,十八烯在硅表面通过键合生成有序反应膜 。

微观摩擦学研究的急迫任务:磁记录

在不久的将来,磁头与介质的间隙可望从亚微米的范围减小到亚亚微米的范围,因此不得不考虑纳米(nm)级的磨损.微观摩擦学的目的是在轻载荷和小质量工况下获得无磨损状态,因而它成为磁记录的一种重要技术。表面微观摩擦学观测已经开始.润滑剂的分子图象已经通过扫描隧道显微术而得到.高分辨率形貌以及表面硬度与微磨损的特性已经用点接触显微镜获得~1).

多取代C_(60)聚苯乙烯材料的合成及微观摩擦学研究

为设计并合成具有优良摩擦学性能的润滑材料和研究其摩擦润滑机理 ,介绍了表面修饰的 C6 0 功能高分子复合新材料的摩擦学研究工作。采用自由基聚合方法合成了多取代 C6 0 -聚苯乙烯 ,对其物理化学性能做了表征 ,并采用 L B膜制备技术制备分子有序膜和原子力 /摩擦力显微镜测试微观摩擦学特性。测试结果表明 ,实验合成了目标产物 ,这种高分子材料可形成有序且紧密的 L B膜 。

磁记录微观摩擦学性能测试仪的研制

为展开磁记录微观摩擦学的研究 ,自行研制了磁记录微观摩擦学性能测试仪。它可以模拟磁盘系统 ,并通过计算机对高速电机转速和起停状态的控制来精确模拟硬盘的各种运行及起停状态。该仪器实现了动态摩擦力、正压力、飞行间隙和微磨损的在线测量。测力系统采用相互垂直的簧片式微悬臂结构 ,正压力通过位移精确控制 ,正压力和摩擦力的分辨率分别达到 5μN和 1μN。膜厚测试系统中 ,采用双色光入射 ,保证测量系统在各种膜厚下都具有高分辨率 ,利用相对光强光干涉法 ,使测量系统在膜厚方向上的分辨率稳定在 0 .5 nm ;磨损测量系统中利用等厚干涉原理 ,来实现磁盘高速旋转下的非接触实时磨损厚度测量 ,可测磨损厚度的分辨率小于 1.5

磁控溅射MoS_2薄膜的结构和微观摩擦磨损特性

利用磁控溅射法制取了MoS_2薄膜,通过X光电子能谱、X射线衍射和AFM/FFM方法对薄膜的表面形貌、成分、化学价态、结构和微观摩擦磨损性能进行了研究.实验结果表明:MoS_2薄膜表面呈蠕虫状,微观结构为(100)面平行于基面的非晶态,表面膜由MoS_2和少量的MoO_3组成.在微观摩擦磨损过程中,MoS_2薄膜的摩擦系数较大,且而磨性能高;微摩擦过程中没有磨合阶段,不存在摩擦机理的转变.

摩擦学研究及发展趋势

简要评述了摩擦学研究的进展。指出极端条件下的摩擦、磨损与润滑性能 ,分子水平上的摩擦磨损本质 ,环境友好润滑材料 。

材料微观摩擦磨损的研究进展

1 微观摩擦学的概念和意义 微观摩擦学(Micro-tribology),或称纳米摩擦学(Nano-tribology)是随着纳米科学与技术的发展而派生出来的新学科分支。纳米科学与技术(简称纳米科技)是在纳米(1nm=10^(-9)m)尺度上(0.1nm～100nm)研究物质(包括原子、分子)的特性和相互作用,以及利用这些特性的多学科高新科技。它的最终目标是直接以原子、分子在纳米尺度及物质在纳米尺度上表现出来的特性,制造出具有特定功能的产品,实现生产方式的飞跃。 纳米科技的概念源于费曼在原子和分子水平上操纵和控制物质的设想:(1)如何将大英百科全书的内容记录到一个大头针头部那么大的地方;(2)计算机微型化;(3)重新排列原子;(4)微观世界里的原子特性。自80年代初,Binnig等发明扫描隧道显微镜及其原子力显微镜以来,纳米科技得到了迅速的发展,新的学科如纳米生物学、纳米机械学、纳米电子学、纳米材料学、纳米摩擦学等不断涌现,并迅速成为各学科的前沿领域。纳米摩擦学是在原子。

As^+、B^+离子注入硅的结构和摩擦学性能

利用XRD、XPS、AES分析了As＋、B＋离子注入后的硅的表面成分、结构和化学状态，并通过AFM／FFM和SRV实验测量了As＋、B＋离子注入硅的微观摩擦和宏观摩擦磨损性能。结果表明，As＋、B＋离子注入后，单晶硅表面仍呈晶态，表面粘着力、微观及宏观摩擦系数增大，同时耐磨损能力增强。微观与宏观摩擦磨损特性的规律基本一致。

注氮改性纯钛表面的微观摩擦性能研究

目的改变纯钛表面的成分,提高其硬度和耐磨损性能。方法对纯钛试样表面行3×1017 ions.cm-2和9×1017 ions.cm-2两种剂量的氮离子注入。以能量散射光谱测定分析其表面元素的改变,显微硬度仪测量其显微硬度,纳米划痕仪测量其表面的耐磨损性能,扫描电子显微镜观察其注入前后的划痕形貌。综合分析其微观摩擦学性能的改变。结果氮离子注入后,纯钛试样表面成金黄色。在注入3×1017 ions.cm-2和9×1017 ions.cm-2剂量的氮离子试样表面,氮元素的原子百分率分别为24.08%和35.83%。试样表面的显微硬度值提高。纯钛的摩擦系数较氮离子注入前明显降低,其中注入剂量为9×1017 ions.cm-2的纯钛较剂量为3×1017 ions.cm-2的纯钛摩擦系数小。结论氮离子注入可提高纯钛的硬度,改善其耐磨损性能。

基于学情分析、教材分析和课后反思的摩擦学教学设计——评《摩擦学原理》

早在15世纪就有了关于摩擦的研究。在1699年,阿芒顿通过实验归纳出了固体摩擦的特性。18世纪,摩擦已经是以实验为基础的经验研究。而到了20世纪中期,人们用一些现代科学更加深入的研究摩擦。随着计算机计算的不断发展以及测试仪器的逐步精密,在上世纪80年代,人们开始研究微观世界的摩擦,从而产生了微观摩擦学。

纳米级摩擦磨损实验研究进展

本文对纳米级摩擦磨损实验研究进行了回顾，综述了纳米级摩擦副材料种类和简单的制备方法以及极轻载荷下测试摩擦磨损的手段，介绍了扫描隧道显微镜（ＳＴＭ）、原子力显微镜（ＡＦＭ）在纳米级摩擦磨损研究中的重要应用。最后提出了纳米摩擦磨损是实验研究中值得深入的几个问题。

库仑摩擦定律局限性探讨

本文通过工程实际和现代摩擦学最新的研究成果,具体分析了库仑摩擦定律的局限性,指出在应用定律中,要做充分考虑,针对具体实践问题要做适当的修正.