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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

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摩擦学学报 2010年第1期30卷 38-45页

作者：胡坤宏 S Schraube 徐玉福胡献国 R Stengler 合肥工业大学摩擦学研究所安徽合肥230009 合肥学院化学与材料工程系安徽合肥230022 德国达姆斯达特应用科技大学达姆斯达特d64295

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... 详细信息

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.

关键词：微观摩擦学二硫化钼纳米微粒夹层化合物聚甲醛

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微观摩擦学研究的急迫任务:磁记录

力学进展 1991年第4期21卷 556-558,529页

作者： R Kaneko 吴承伟日本东京应用电子学实验室

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... 详细信息

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).

关键词：微观摩擦学磁记录磁头

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二维NbSe2制备及微观摩擦学性能研究

二维NbSe2制备及微观摩擦学性能研究

作者：沈瑞璘中国矿业大学

学位级别：硕士

摩擦界面的微观作用机制一直是摩擦学前沿基础科学问题,目前对其认识仍不够清晰。二维材料因其在纳米尺度范围内具备超薄的晶体结构、超高的机械强度、低的层间剪切强度、高的粘附性等特性,成为探究微观摩擦机制的理想模型。目前,二维... 详细信息

摩擦界面的微观作用机制一直是摩擦学前沿基础科学问题,目前对其认识仍不够清晰。二维材料因其在纳米尺度范围内具备超薄的晶体结构、超高的机械强度、低的层间剪切强度、高的粘附性等特性,成为探究微观摩擦机制的理想模型。目前,二维材料的摩擦学研究大量集中在石墨烯、二硫化钼、黑磷等材料。然而,这些材料普遍存在大气环境下不稳定、易褶皱、易潮解等问题,因此亟需探索新型润滑二维材料。二硒化铌(Nb Se)作为二维层状材料,具备良好的空气稳定性,且具有金属导电性,是一种新型多功能二维润滑材料,但目前对高质量、单层Nb Se样品的制备以及微观摩擦领域的研究依然较少。因此,本文通过对制备工艺的探索实现Nb Se的可控制备并研究其微观摩擦学性能,为其在微纳尺度下的摩擦学研究与应用提供实验和理论支持。本文采用CVD法制备了Nb Se,探究了降温方式、生长温度以及氢气含量对Nb Se样品的厚度及形貌的影响规律,通过调控工艺参数实现了Nb Se的厚度、形貌的可控制备;基于原子力显微镜,研究了Nb Se的摩擦学行为,探究了硅针尖与Nb Se之间的微观摩擦力随样品厚度、载荷、扫描速度和扫描范围的变化规律,发现单层Nb Se比多层Nb Se具备更强的减摩效果;基于原子力显微镜,进一步研究了单层Nb Se的超低摩擦稳定性及其高耐磨性能,考察了不同摩擦速度及外部环境对单层Nb Se超低摩擦的影响规律以及高接触压力下单层Nb Se的耐磨性能表现,采用P-T模型计算了单层Nb Se在摩擦过程中的界面势垒,采用密度泛函理论(DFT)计算得到不同层数Nb Se与衬底之间的结合力作用,阐明单层Nb Se具备超低摩擦与超强耐磨性能的微观机制。具体研究成果总结如下:(1)不同生长温度下,利用快速冷却的制备方式可以实现更大尺寸和更薄Nb Se样品的高质量制备,最大尺寸可达50μm;降温过冷度较大时Nb Se出现枝晶结构,且进一步提高氢气浓度会增加枝晶密度并最终形成薄膜;通过多种表征手段表明,Nb Se的结晶质量较高,减摩效果优异。(2)单层Nb Se样品的平均摩擦力最低,两层以上的Nb Se随着层厚的增加,平均摩擦力逐渐降低;相比于机械剥离法,通过CVD手段制备的Nb Se与衬底之间的结合力更强;单层Nb Se样品在较低载荷和扫描速度下无明显摩擦增强效应,摩擦耗散能低,多层样品具有明显的摩擦增强效应,摩擦耗散能高;小范围的快速扫描会导致Nb Se摩擦力随频率发生波动。(3)随着摩擦速度的降低,单层Nb Se的摩擦系数逐渐降低,当摩擦速度低于1μm/s时,摩擦系数小于0.01,达到超低摩擦状态,单层Nb Se在空气中放置50天之后以及在空气相对湿度达到60%时,均能保持稳定的超低摩擦状态;P-T模型分析表明单层Nb Se具有与二硫化钼和石墨烯相当的低界面势垒;在1.86 GPa的接触压强下,单层Nb Se与金刚石针尖经过36000次摩擦循环测试后未发生磨损,具备更强的耐磨性能,而少层Nb Se在较短测试循环下就出现了较为明显的磨损;DFT模拟计算结果表明,单层Nb Se与石英衬底之间的结合力较高,且大于少层Nb Se表面相邻两分子层之间的结合力,进一步解释了单层Nb Se低摩擦、高耐磨的特性。该论文有图64张,表2个,参考文献98篇。

关键词：二硒化铌化学气相沉积法微观摩擦学原子力显微镜

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磁记录微观摩擦学性能测试仪的研制

清华大学学报（自然科学版） 2000年第8期40卷 36-40页

作者：杨明楚雒建斌温诗铸清华大学精密仪器与机械学系摩擦学国家重点实验室北京100084

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... 详细信息

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

关键词：磁记录微观摩擦学测试仪

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微机电系统的微观摩擦学研究进展

摩擦学学报 2001年第6期21卷 494-498页

作者：邓昭饶文琦任天辉余来贵刘维民余新良上海交通大学化学化工学院上海200240 中国科学院兰州化学物理研究所固体润滑国家重点实验室甘肃兰州730000 浙江家园药业有限公司浙江东阳322118

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... 详细信息

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。

关键词：微机电系统微观摩擦学表面改性薄膜超润滑

多取代C_(60)聚苯乙烯材料的合成及微观摩擦学研究

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清华大学学报（自然科学版） 2000年第8期40卷 28-31页

作者：史兵雒建斌陈大融黄兰清华大学精密仪器与机械学系摩擦学国家重点实验室北京100084 北京大学化学院北京100871

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... 详细信息

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。

关键词：高分子复合材料碳60 微观摩擦学表面修饰

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微观摩擦学研究进展

摩擦学学报 1994年第4期14卷 360-369页

作者：薛群基张军中国科学院兰州化学物理研究所固体润滑开放研究实验室

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... 详细信息

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。

关键词：微观摩擦学原子力显微镜分子动力学模拟超薄润滑

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软磁盘、硬盘的表面形貌和微摩擦特性

清华大学学报（自然科学版） 1998年第10期38卷 5-8页

作者：路新春王吉会温诗铸清华大学摩擦学国家重点实验室

利用原子力／摩擦力显微镜，对市售的５种软磁盘及一种硬盘的表面形貌、１～１００ｎＮ载荷下的微摩擦性能及表面粘着性能进行了研究。结果表明：软磁盘主要由块状的磁粉颗粒组成；硬磁盘由环状磁道组成。硬盘的微摩擦力、表面粘着力、... 详细信息

利用原子力／摩擦力显微镜，对市售的５种软磁盘及一种硬盘的表面形貌、１～１００ｎＮ载荷下的微摩擦性能及表面粘着性能进行了研究。结果表明：软磁盘主要由块状的磁粉颗粒组成；硬磁盘由环状磁道组成。硬盘的微摩擦力、表面粘着力、摩擦因子大于同样条件下的软磁盘，１２９ｍｍ（５．２５英）软磁盘的微摩擦力、表面粘着力、摩擦因子大于同一品牌的８６ｍｍ（３．５英）的软磁盘；探针与磁记录介质在大于２０ｎＮ载荷下的接触为塑性接触。

关键词：软磁盘硬盘表面形貌微观摩擦学

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摩擦学研究及发展趋势

中国机械工程 2000年第1期11卷 77-80页

作者：刘维民薛群基中国科学院兰州化学物理研究所

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。

关键词：摩擦学研究微观摩擦学磨损润滑