DPPC基LB膜的制備及摩擦學(xué)性質(zhì)研究.pdf

1、以LB膜為代表的分子有序體系超薄膜在基礎(chǔ)研究方面可作為邊界潤滑研究的理想模型，因為它們能夠在固體表面形成致密有序的結(jié)構(gòu)并具有性能穩(wěn)定、摩擦系數(shù)較低、厚度可控等特點，同時，LB膜可作為超薄潤滑膜有望解決磁記錄、MEMS/NEMS等高新技術(shù)中運(yùn)動部件的摩擦磨損問題。因此，摩擦學(xué)研究者不斷地探索和研究新的制備LB膜的方法，或是尋求新的成膜材料，以進(jìn)一步發(fā)展這類有序分子膜在摩擦學(xué)方面的應(yīng)用，為發(fā)展高性能分子超薄潤滑膜提供實驗依據(jù)。 本文

2、在研究工作中一直致力于尋找一種新的成膜材料，它的LB膜具有優(yōu)越的潤滑性能。而納米微粒復(fù)合及聚合物可提高LB膜機(jī)械穩(wěn)定性，從而提高其摩擦學(xué)性能。本研究我們從分子結(jié)構(gòu)出發(fā)，尋求新的成膜物質(zhì)，以得到具有優(yōu)異摩擦學(xué)性能的分子有序體系超薄膜。本工作選取具有雙十六碳鏈和兩個親水基團(tuán)的二棕櫚酰磷脂酰膽堿(DPPC)作為成膜材料制備LB膜，研究了其摩擦學(xué)性能。 本論文主要涉及到以下三方面的工作： 一、二棕櫚酰磷脂酰膽堿LB膜的摩擦特性研

3、究利用LB技術(shù)制備了DPPC LB膜并對其微觀結(jié)構(gòu)、粘著性能及其微觀、宏觀摩擦特性進(jìn)行了研究。結(jié)合UMT一2摩擦測試和SEM形貌觀察分析發(fā)現(xiàn)DPPC LB膜無論是在微觀還是宏觀上都表現(xiàn)出優(yōu)異的減摩抗磨性能．微摩擦行為研究結(jié)果表明其摩擦力像與形貌像有非常一致的對應(yīng)關(guān)系，LB膜處呈現(xiàn)較低的摩擦力，有序分子在膜中表現(xiàn)出良好的減摩作用。而且，DPPC LB膜具有很小的粘著力(約為3 nN)，從而證明DPPC LB膜具有很好的抗粘著特性。宏觀摩擦

4、特性研究發(fā)現(xiàn)DPPCLB膜表現(xiàn)出較脂肪酸LB膜更為優(yōu)異的減摩抗磨性能．分析認(rèn)為這與其分子結(jié)構(gòu)有關(guān)：二棕櫚酰磷脂酰膽堿(DPPC)分子有兩個親水性基團(tuán)，致使其與基底結(jié)合更為牢固． 二、二棕櫚酰磷脂酰膽堿/金屬離子復(fù)合LB膜制備及摩擦學(xué)研究本部分研究了不同的金屬離子(Cd<'2+>，La<'3+>，Zr<'4+>)對DPPC LB膜的摩擦學(xué)性能影響。在對不同層數(shù)的DPPC/Cd<'2+>LB膜的結(jié)構(gòu)研究發(fā)現(xiàn)，隨著層數(shù)的增加缺陷也在隨

5、之增多，其五層LB膜表現(xiàn)出最佳的摩擦學(xué)性能。通過對比發(fā)現(xiàn)，這三種LB膜的摩擦系數(shù)大致相同，其中DPPC/La<'3+>LB膜的耐磨壽命最長，而DPPC/Zr<'4+>和DPPC／Cd<'2+>耐磨壽命均較差，我們分析認(rèn)為DPPC分子的兩個親水頭基為三價基團(tuán)，所以DPPC/La<'3+>LB膜的成膜性能最好，故而其耐磨壽命最長。 三、二棕櫚酰磷脂酰膽堿/花生酸復(fù)合LB膜制備及摩擦學(xué)研究利用LB技術(shù)制備DPPC-AA LB膜，并結(jié)合

6、UMT-2摩擦測試和SEM形貌觀察研究其摩擦學(xué)性能。研究結(jié)果發(fā)現(xiàn)DPPC-AA LB膜表現(xiàn)出優(yōu)異的減摩抗磨性能，有序分子在膜中表現(xiàn)出良好的減摩作用。而且，DPPC-AA LB膜具有比DPPC LB膜較小的粘著力(約為2.4 nN)，從而證明DPPC-AA LB膜同樣具有很好的抗粘著特性。分析認(rèn)為原因有二：(1)花生酸AA的摻入提高了DPPC-AA LB膜的成膜性能，分子排列更為緊密，使其LB膜更為平整，致使DPPC-AA LB膜的摩擦系