205 / 2021-04-06 18:23:51

二维纳米材料在不同基底表面自组装复合薄膜 的摩擦学行为研究

二维纳米材料,自组装,不同基底,复合薄膜,耐磨

微/纳机电系统(M/NEMS)在机电一体化、医疗和传感器等领域的应用中发挥着巨大的作用，如微型机器人、微型飞行器、微生化分析仪和加速度传感器等微型化设备。然而随着设备的进一步微型化发展，大的比表面积体积比产生了严重的黏着、摩擦与磨损等问题，从而影响了微机电系统的性能、使用寿命和稳定性^[1]。二维纳米材料，如石墨烯、MXenes、MoS₂、WS₂、BN等因低成本、高的热稳定性等优异的综合性能成为一种良好的固体润滑剂^[2-4]，作为聚合物的填料、润滑油脂的抗磨添加剂等被广泛应用^[5-7]。因此本工作以二维纳米材料氧化石墨烯、MXenes为研究对象，结合具有不同疏水特性的润滑剂，如全氟聚醚衍生物、疏水离子液体等，采用层层自组装的制备方法，研究不同复合薄膜在玻璃、硅片、钢片、铝片及钛片表面的自组装行为，并采用不同摩擦实验机考察不同复合薄膜的摩擦学性能，结果显示二维纳米材料的引入降低了薄膜的摩擦系数，增强了材料的耐磨性，延长了薄膜的耐磨寿命。然后采用不同的表征手段，如扫描电子显微镜(SEM)、X射线能谱仪(EDS)及X射线光电子能谱仪(XPS)等分析润滑膜磨痕的形貌及对偶钢球表面的磨斑形貌、元素组成及化学状态，进一步解析疏水性与摩擦学行为之间的相互影响关系。