化學(xué)改性TiO2和Al2O3薄膜的摩擦學(xué)性能.pdf

1、近年來(lái)，微/納電子機(jī)械系統(tǒng)體積微型化帶來(lái)的微納尺寸上黏著失效和摩擦磨損等問(wèn)題成為其使用性能和穩(wěn)定性的重要原因，許多國(guó)內(nèi)外學(xué)者針對(duì)微/納電子機(jī)械系統(tǒng)表面的潤(rùn)滑問(wèn)題進(jìn)行了大量的研究。納米TiO2和納米Al2O3等氧化物涂層具有優(yōu)異的耐腐蝕和機(jī)械性能，作為薄膜可以提高材料表面的耐磨性。同時(shí)自組裝單分子膜因具有良好的穩(wěn)定性和更高的致密性和有序性能有效的降低材料表面的摩擦系數(shù)。因此，本文主要涉及這一領(lǐng)域，結(jié)合兩種技術(shù)，以玻璃為基底，利用溶膠-凝膠

2、法制備致密、均勻的TiO2和Al2O3納米薄膜，再次利用自組裝技術(shù)對(duì)薄膜表面進(jìn)行改性，系統(tǒng)研究了薄膜的表面形貌和結(jié)構(gòu)，重點(diǎn)考察了薄膜的摩擦學(xué)性能并分析了作用機(jī)理，研究取得了一定進(jìn)展，研究發(fā)現(xiàn):
　　 (1)首先利用提拉法制備TiO2薄膜和摻雜Ni離子的TiO2薄膜，考察了薄膜的摩擦性能，發(fā)現(xiàn)TiO2薄膜和摻雜Ni離子的TiO2薄膜均能有效減小摩擦系數(shù)并對(duì)基底起到保護(hù)作用，其中摻雜Ni離子的TiO2薄膜的摩擦學(xué)性能更好。但薄膜經(jīng)紫

3、外光照射處理后，不僅惡化了薄膜表面形貌，并且對(duì)薄膜的摩擦學(xué)性能帶來(lái)十分不利的影響。
　　 (2)利用溶膠-凝膠法制備的TiO2納米薄膜均勻致密，呈現(xiàn)出超親水特性，用脂肪酸對(duì)其改性后，不僅薄膜的疏水性能有明顯提高，摩擦學(xué)性能也更為優(yōu)異，其中硬脂酸比油酸具有更好的改性特性。
　　 (3)系統(tǒng)研究了有機(jī)烷基磷酸對(duì)TiO2薄膜的改性實(shí)驗(yàn)，研究了薄膜的成鍵特性和摩擦學(xué)性能。自組裝單分子膜在材料表面的吸附形式為化學(xué)吸附，具有更為優(yōu)異

4、的減摩耐磨特性。其中隨著碳鏈的增加，有機(jī)烷基磷酸薄膜的摩擦學(xué)性能更加優(yōu)異。
　　 (4)采用旋涂法在玻璃基底制備Al2O3納米薄膜，并用硬脂酸進(jìn)行修飾改性，同時(shí)控制不同的自主裝時(shí)間，表征了不同薄膜的潤(rùn)濕性能和摩擦學(xué)特性，硬脂酸改性后的Al2O3薄膜摩擦學(xué)性能極為優(yōu)秀，同時(shí)發(fā)現(xiàn)自組裝時(shí)間對(duì)薄膜的摩擦學(xué)性能有一定的影響。
　　 (5)利用溶膠-凝膠技術(shù)制備Al2O3納米薄膜，在其表面沉積一層十八烷基磷酸單分子層，結(jié)果表明十八