二維超順磁膠體的摩擦特性研究.pdf

1、隨著技術(shù)的提高和介觀物理的發(fā)展，介觀尺度下材料的摩擦特性，尤其是介觀尺度活動(dòng)部件的界面摩擦特性，引起了實(shí)驗(yàn)和理論研究工作者的廣泛關(guān)注。系統(tǒng)研究介觀尺度下界面的摩擦特性對(duì)于微型精密儀器的精確控制以及生物醫(yī)藥的靶向輸運(yùn)有著重要意義。
　　本文第1章首先對(duì)宏觀摩擦、介觀摩擦、以及原子分子尺度摩擦進(jìn)行概述。第2章簡單介紹兩種典型的超順磁界面潤滑材料。一種是磁流變液。由于良好的抗磨損性使磁流變液廣泛應(yīng)用于傳動(dòng)元件之間，并在仿生學(xué)中用來模擬人

2、體手臂關(guān)節(jié)等運(yùn)動(dòng)。另一種是活性磁化膠體?；钚阅z體已成為近年來研究的熱點(diǎn)，研究其摩擦特性能幫助我們實(shí)現(xiàn)活性膠體在介觀尺度的自主、可控運(yùn)輸，并將這種機(jī)制運(yùn)用于工程運(yùn)用，如精確診斷、藥物運(yùn)輸以及微型機(jī)構(gòu)對(duì)血管骨骼的簡單處理。
　　本文在第3章利用郎之萬分子動(dòng)力學(xué)，以無序釘扎襯底上二維磁流變液和活性磁化膠體模擬介觀尺度下兩種超順磁界面膠體潤滑材料，并系統(tǒng)研究無序釘扎強(qiáng)度、磁場(chǎng)強(qiáng)度以及溫度等因素對(duì)平均摩擦力和最大靜摩擦力的影響。
　　

3、通過對(duì)平均靜摩擦力的系統(tǒng)研究，發(fā)現(xiàn)：
　?。?）弱釘扎下，系統(tǒng)會(huì)出現(xiàn)有序結(jié)構(gòu)（磁流變液系統(tǒng)出現(xiàn)長鏈，活性磁化膠體系統(tǒng)出現(xiàn)島狀），平均摩擦力可以忽略，呈現(xiàn)出超潤滑現(xiàn)象；隨著釘扎強(qiáng)度的增加，系統(tǒng)有序結(jié)構(gòu)完全被破壞，平均摩擦力出現(xiàn)，并隨釘扎強(qiáng)度線性增加。
　?。?）較高的磁場(chǎng)強(qiáng)度會(huì)導(dǎo)致磁流變液系統(tǒng)在較強(qiáng)釘扎下仍然維持超潤滑狀態(tài)，而活性磁化膠體系統(tǒng)則相反。
　　（3）溫度的升高也會(huì)導(dǎo)致出現(xiàn)超潤滑現(xiàn)象，即使在強(qiáng)釘扎情況下也有可能

4、出現(xiàn)超潤滑現(xiàn)象。
　　通過對(duì)最大靜摩擦力的系統(tǒng)研究，發(fā)現(xiàn)：
　?。?）最大靜摩擦力隨著襯底釘扎強(qiáng)度的增加而增加。脫釘點(diǎn)附近，磁流變液系統(tǒng)的鏈狀和活性磁化膠體系統(tǒng)的島狀有序微觀結(jié)構(gòu)逐漸被破壞，直至消失。
　?。?）磁流變液系統(tǒng)的最大靜摩擦力隨著磁場(chǎng)強(qiáng)度的增加而減小。脫釘點(diǎn)附近，系統(tǒng)開始出現(xiàn)長鏈、束鏈有序結(jié)構(gòu)。當(dāng)磁場(chǎng)增加到一定強(qiáng)度后，最大靜摩擦力幾乎不隨磁場(chǎng)強(qiáng)度的改變而改變，此時(shí)，脫釘點(diǎn)附近開始出現(xiàn)貫穿整個(gè)區(qū)域的通鏈。進(jìn)一

5、步增加磁場(chǎng)強(qiáng)度，最大靜摩擦力驟減為零，脫釘點(diǎn)附近的鏈狀結(jié)構(gòu)破碎。
　　活性磁化膠體系統(tǒng)的最大靜摩擦力隨著磁場(chǎng)強(qiáng)度的增加，先增大后減?。捶逯敌?yīng)）。脫釘點(diǎn)附近，系統(tǒng)在低場(chǎng)下的島狀有序結(jié)構(gòu)隨著磁場(chǎng)強(qiáng)度的增加逐漸消失。當(dāng)磁場(chǎng)增加到一定強(qiáng)度（峰值處的值）后，進(jìn)一步增加磁場(chǎng)強(qiáng)度，脫釘點(diǎn)附近，系統(tǒng)又由塑性無序結(jié)構(gòu)逐漸轉(zhuǎn)變?yōu)橛行蚓w結(jié)構(gòu)。
　?。?）升高溫度，最大靜摩擦力降低。脫釘點(diǎn)附近，低溫下，隨著溫度的提升，系統(tǒng)形成更加有序的微觀結(jié)