化學(xué)改性TiO2和Al2O3薄膜的摩擦學(xué)性能.pdf

1、近年來，微/納電子機(jī)械系統(tǒng)體積微型化帶來的微納尺寸上黏著失效和摩擦磨損等問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