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C60復(fù)合LB膜摩擦學(xué)行為

發(fā)布時間:2011/12/1點擊次數(shù):1874

C601985年被發(fā)現(xiàn)以來,由于其分子級的高度對稱性球形結(jié)構(gòu),*的抗壓能力和硬度,較低的表面能級很好的化學(xué)穩(wěn)定性,被認(rèn)為可能成為新一代超級潤滑材料。美國B.Bhushan等發(fā)現(xiàn)C60的復(fù)合膜不僅可以大幅度降低C60的摩擦系數(shù)(利用摩擦系數(shù)儀測試摩擦其摩擦系數(shù)),還能提高其耐磨壽命。C60沒有兩親性基團(tuán),但可以與兩親分子在氣/液界面形成穩(wěn)定的復(fù)合LB膜。張軍等在玻璃基片上沉積了不同層數(shù)的C60-SA(硬脂酸)LB膜,并考察了摩擦學(xué)特征。發(fā)現(xiàn)其與GCr15鋼球摩擦副之間的摩擦系數(shù)要比C60-C70LB膜與GCr15鋼球摩擦副小,而耐磨性要較單純脂肪酸LB膜好。后來他們又對機(jī)理進(jìn)行了推測,認(rèn)為是復(fù)合膜中的C60與具有長鏈的硬脂酸的協(xié)同效應(yīng)的結(jié)果,一方面是長鏈分子起減小摩擦作用,而C60起到承重作用。

    薛群基等制備C60/BA(山崳酸)復(fù)合LB膜和C60/AA(花生酸)復(fù)合LB膜,他們認(rèn)為上述復(fù)合膜之所以顯示較小的摩擦力,主要是因為C60的“微滾動”作用。楊光紅等通過制備純C60膜,C60/AA復(fù)合LB膜及兩種限域體系C60復(fù)合LB膜(C60/SA/AA/OA復(fù)合LB膜和C60/SA/BA/OA LB膜),并比較研究它們的摩擦力和耐磨壽命,結(jié)果發(fā)現(xiàn),C60/SA/BA/OA LB膜表現(xiàn)出更低的摩擦系數(shù),而C60/SA/AA/OA LB膜具有更好的抗磨能力。他們認(rèn)為,在限域體系C60復(fù)合LB膜中,C60存在兩種結(jié)構(gòu),一種是尺寸分布在150~230nm之間的大聚集體,另一種是尺寸小于20nm的小聚集體。微摩擦學(xué)研究表明,C60大聚集體對應(yīng)較高的摩擦力,“棘輪效應(yīng)”明顯;C60小聚集體則顯現(xiàn)出“微滾動”效應(yīng),具有很低的摩擦力。宏觀摩擦學(xué)研究表面,C60大聚集體主要起支撐載荷和耐磨作用,并隨其分散性的提高及粒徑的減小,C60復(fù)合LB膜的耐磨壽命大幅度提高;而C60小聚集體主要起減磨總用。C60復(fù)合LB膜的摩擦系數(shù)隨載荷的增大而降低,具有和邊界潤滑膜相似的摩擦系數(shù)-載荷關(guān)系。

    注:C60復(fù)合LB膜的摩擦系數(shù)的測試需要用到高測試儀器,如摩擦系數(shù)儀。

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