检索结果-南通市图书馆

作者：幸涛西南交通大学

学位级别：硕士

摩擦是自然界最常见的现象之一,造成了巨大的能源损耗和经济损失。传统的润滑方法并不能解决微纳器件中接触运动界面的摩擦磨损问题。近年来,结构超滑态的提出并实现,为解决这一问题提供了新的思路。结构超滑是指两个原子级平整的非公... 详细信息

摩擦是自然界最常见的现象之一,造成了巨大的能源损耗和经济损失。传统的润滑方法并不能解决微纳器件中接触运动界面的摩擦磨损问题。近年来,结构超滑态的提出并实现,为解决这一问题提供了新的思路。结构超滑是指两个原子级平整的非公度接触界面摩擦力和磨损接近为零的润滑态。严格意义上讲,结构超滑需要接触界面无任何夹层分子。而在大气环境下通过组装制备的超滑结构,滑动界面不可避免地会存在夹层分子,但是界面夹层分子对结构超滑性能的影响规律还不明晰。基于上述背景,本文揭示了夹层分子对滑动界面结构超滑性能的影响机理,并提出了快速去除界面的夹层分子的方法,主要的研究成果如下。1.探究了界面夹层分子对摩擦行为的影响并提出了加快清除界面夹杂的方法。在不同的实验参数(停顿时间、基底材料、滑动次数、压力和滑动行程)下,界面夹层分子会造成石墨/石墨烯层间摩擦力的回升。增加滑动次数能逐渐清除夹层分子,从而减弱摩擦力回升的程度,增长滑动行程能加快夹层分子的清除速率,但是压力对夹层分子清除效果影响较小。该实验结果为探究界面夹层分子的清除效果提供了指导。2.建立了柔性界面-夹层分子-刚体界面接触模型,分析了界面夹层分子对摩擦力回升的影响机制。在氮气环境下,增长滑动行程将组装的超滑结构的界面夹层分子清除后,摩擦力回升现象消失。通过对比实验发现氮气环境下组装的超滑结构夹层分子浓度低于在大气环境下组装的情形,进而在不同环境氛围下组装的超滑结构的摩擦力回升现象有所不同。在此基础上,建立了柔性界面-夹层分子-刚体界面接触模型,分析了摩擦力回升的原因在于:界面夹层分子的存在改变了界面的接触面积。该结果对探究界面受限的夹层分子对摩擦行为的影响提供了理论依据。3.探究了界面夹层分子对石墨/二硫化钼结构超滑的影响。较多夹层分子的存在会导致结构超滑失效,当界面夹层分子较少时,能够实现稳定的结构超滑。对于该体系,摩擦力与速度的对数成线性关系,且摩擦力随着湿度的降低而减小,该现象与压力不具有相关性。此外,在经历了4 cm的长距离滑移后,石墨/二硫化钼在大气环境下仍能维持结构超滑。

关键词：界面夹层分子石墨结构超滑摩擦行为异质结

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微米尺度石墨/六方氮化硼层状异质结中的鲁棒性结构超滑

微米尺度石墨/六方氮化硼层状异质结中的鲁棒性结构超滑

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2018年全国固体力学学术会议

作者：宋一鸣 Davide Mandelli Oded Hod Michael Urbakh 马明郑泉水清华大学机械工程系摩擦学国家重点实验室清华大学微纳米力学与多学科交叉研究中心以色列特拉维夫大学化学学院清华大学工程力学系

结构超滑是一种有趣的摩擦学现象,即两个非共度接触表面之间的横向相互作用被有效地抵消,导致了超低滑动摩擦。在这里,我们报告了在微米尺度单晶异质界面中具有鲁棒性的超润滑实验现象,这是迈向宏观超润滑的重要步骤。石墨和六方氮化硼... 详细信息

结构超滑是一种有趣的摩擦学现象,即两个非共度接触表面之间的横向相互作用被有效地抵消,导致了超低滑动摩擦。在这里,我们报告了在微米尺度单晶异质界面中具有鲁棒性的超润滑实验现象,这是迈向宏观超润滑的重要步骤。石墨和六方氮化硼界面的实验结果表明,即使两个表面之间是共度接触,在大气环境以及外加载荷的条件下,结构超滑状态仍然存在。我们发现石墨和六方氮化硼异质结摩擦各向异性比石墨同质体系测得的摩擦各向异性小几个数量级。原子模拟揭示了这两种情况下潜在的摩擦机制源于完全不同的动力学机制。我们的结果具有一般性,同样适用于其他范德瓦尔斯异质结构。

关键词：结构超滑异质结摩擦各向异性

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微纳尺度固体超滑研究进展

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摩擦学学报（中英文） 2024年第4期44卷 437-459页

作者：孙军辉张鑫张金璐葛蒲宇程子文蒲吉斌鲁志斌钱林茂西南交通大学机械工程学院牵引动力国家重点实验室四川成都610031 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 中国科学院宁波材料技术与工程研究所中科院海洋新材料与应用技术重点实验室浙江宁波315201

超润滑,指摩擦阻力极低的状态,是润滑技术发展追求的终极目标.超滑能够大幅度减小甚至消除滑动界面的摩擦磨损、抑制摩擦能量耗散,有效延长运动部件的可靠性和服役寿命,具有重要的基础研究和工程应用价值.鉴于微纳尺度固体超滑是实现宏... 详细信息

超润滑,指摩擦阻力极低的状态,是润滑技术发展追求的终极目标.超滑能够大幅度减小甚至消除滑动界面的摩擦磨损、抑制摩擦能量耗散,有效延长运动部件的可靠性和服役寿命,具有重要的基础研究和工程应用价值.鉴于微纳尺度固体超滑是实现宏观工程超滑的基础,是可能解决现代制造业超精密、微型化发展面临严重摩擦磨损瓶颈问题的有效途径,因此有必要对学术界目前实现微纳尺度固体超滑的原理和典型方法进行探讨,深化认识固体超滑的实现策略,提高摩擦学研究服务现代文明的支撑能力.从早期的生活生产经验总结,到近代的机械啮合理论、黏着学说乃至当代原子分子水平摩擦理论,人们对摩擦和润滑的认识不断提高,但都不曾回避“摩擦总是伴随着动能/机械能消耗”的观点,即摩擦是界面滑动发生能量耗散的力学体现,滑动势垒的存在是滑动产生摩擦阻力的本征原因.因此,本文中将围绕如何降低滑动势垒、减小摩擦耗散的思辨理念,介绍当前固体超滑研究的发展和现状,着重探讨实现微纳尺度超滑的一般策略,简要综述学术界目前典型固体超润滑的原理和方法等.首先,介绍了结构超滑的提出、发展及其应用;其次,探讨了连续滑动超低摩擦行为的基础原理及应用等;此外,阐述了近年来提出的压力诱导超滑的理念,着重从现象发现、基本原理、试验观测方法及其可能的基础和应用价值等方面,介绍了压力诱导超滑的研究进展.最后,从基础研究和应用技术开发方面提出了超滑研究可能需要加强的几方面内容.以期通过当前综述,丰富学术界对超润滑的基本问题、科学意义及其应用价值的认识,阐明固体超滑的微观机理、实现策略,指出固体超滑面临的挑战及发展方向,助力固体超润滑从基础研究向工程应用迈进.

关键词：超润滑超低摩擦结构超滑连续滑动压力诱导超滑

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轴承滚珠表面二维异质纳米复合涂层制备及固体超润滑研究

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表面技术 2024年

作者：杨兴王永富张俊彦张斌李瑞云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清华大学高端装备界面科学与技术全国重点实验室

目的鉴于工程规模生产的二维异质纳米粉体因强边缘效应和摩擦诱导复杂接触重构等问题，提出利用二维异质纳米粉体实现宏观超润滑的策略，解析摩擦界面二维材料的复杂接触重构现象，推动二维异质纳米粉体宏观超润滑的工程应用。方法通... 详细信息

目的鉴于工程规模生产的二维异质纳米粉体因强边缘效应和摩擦诱导复杂接触重构等问题，提出利用二维异质纳米粉体实现宏观超润滑的策略，解析摩擦界面二维材料的复杂接触重构现象，推动二维异质纳米粉体宏观超润滑的工程应用。方法通过掺入石墨烯边缘氧削弱二维纳米材料边缘钉扎效应，促进二维异质纳米粉体到异质结转化，并控制同质结-异质结转化实现载荷和速度可调的宏观超润滑。结果相比于无氧掺入体系，石墨烯边缘氧可以诱导二维异质纳米片(石墨烯和MoS2)在轴承滚珠表面的分层组装和充分混合，从而制备出大量纳米尺度同质结和异质结共存的复合涂层。当与无定形碳薄膜组成摩擦副时，二维纳米复合涂层实现了载荷和速度可调的宏观超润滑（摩擦系数低至0.007）。分子动力学模拟结果显示石墨烯边缘原子活性较高，容易发生层间化学作用和边缘钉扎效应，而边缘氧钝化后可以有效削弱边缘钉扎效应。结论引入石墨烯边缘氧钝化技术可以有效削弱边缘钉扎效应，促进二维异质纳米粉体到异质结的转化和调控同质结-异质结转化实现宏观超润滑，这对结构超滑的规模放大和工程应用具有重要意义。

关键词：二维纳米粉体结构超滑石墨烯二硫化钼异质结涂层轴承滚珠

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α-三氧化钼/石墨界面纳米摩擦的扫描探针操纵研究

α-三氧化钼/石墨界面纳米摩擦的扫描探针操纵研究

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作者：魏达威天津大学

学位级别：硕士

作为日常生活中最常见的现象之一,摩擦往往是导致能量损耗、材料磨损的主要原因。对于微纳机电系统,高的比表面积使得控制界面的摩擦磨损十分重要。目前摩擦力的微观机制尚未完全明确,构筑原子级平整、无悬挂键的界面有助于从原子尺度... 详细信息

作为日常生活中最常见的现象之一,摩擦往往是导致能量损耗、材料磨损的主要原因。对于微纳机电系统,高的比表面积使得控制界面的摩擦磨损十分重要。目前摩擦力的微观机制尚未完全明确,构筑原子级平整、无悬挂键的界面有助于从原子尺度揭示摩擦来源,对理解摩擦力的本质有着重要意义。本文构筑了具有原子级结构平整界面的α-三氧化钼(MoO)/石墨体系,并利用原子力显微镜(AFM)针尖纳米操纵技术研究了该体系的界面摩擦行为。采用热蒸发法在石墨表面范德华外延生长了α-MoO,经过退火重结晶得到了规则形状的α-MoO纳米片(厚度7-13 nm,横向尺寸200-800 nm)。通过多种表征手段确认了α-MoO和石墨的相对晶体取向,发现α-MoO的c轴沿石墨zigzag方向择优生长,且α-MoO纳米片在石墨表面的分布具有六重对称性。通过针尖操纵技术移动α-MoO纳米片,可实现纳米片沿可控方向和距离滑移。研究了α-MoO/石墨界面摩擦力与晶体转角、纳米片面积及边缘的关系,发现了摩擦力随转角呈60周期性变化,纳米片沿自然生长方向滑移为高摩擦力状态,偏离自然生长方向滑移为低摩擦力状态,两种状态摩擦力相差3-5倍。通过对比不同面积的纳米片摩擦力,发现摩擦力和面积成亚线性关系,说明该体系处于结构超滑状态。通过对比不同边长的纳米片摩擦力,发现边缘原子对摩擦力的贡献远大于内部原子。通过改变湿度可在摩擦界面引入类水插层,此时摩擦力的周期性消失,说明类水插层改变了两者界面的摩擦性质。

关键词：二维材料三氧化钼石墨原子力显微镜针尖操纵结构超滑

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