| 结构可控离子液体超薄膜和织构化表面的制备及其微/纳摩擦学特性研究 | |
| 赵文杰 | |
| Subtype | 工学博士 |
| Thesis Advisor | 薛群基 ; 王立平 |
| 2010-05-20 | |
| Degree Grantor | 中国科学院研究生院 |
| Department | 固体润滑国家重点实验室 |
| Degree Discipline | 材料学 |
| Keyword | 离子液体超薄膜 织构化 仿生表面 原子力 微/纳摩擦学 Ultrathin Rtils Films Texture Biomimetic Surface Afm Micro/nano-tribological Properties |
| Abstract | 微器件界面上实现离子液体润滑超薄膜可控制备和织构化表面构筑是提高其微/纳摩擦学行为的重要途径。本论文设计和合成了具有不同分子结构的离子液体，利用浸渍-提拉法在单晶硅表面上获得了具有优异摩擦学性能的离子液体超薄膜，系统研究了不同阴、阳离子结构和加热处理方式等对其微/纳摩擦学性能的影响机制；采用复制模塑技术和化学修饰相结合的方式实现了新型多尺度疏水性织构化金表面的构筑，考察了织构参数和化学修饰对织构表面在纳米尺度下的粘着行为和摩擦学特性的影响规律。研究结果表明： 1. 系统的考察了末端官能团、烷基链长和单双咪唑环阳离子等结构对离子液体超薄膜微/纳摩擦学性能的影响规律。具有疏水性和柔性链结构的离子液体薄膜具有优异的纳米摩擦学表现。并分析了阳离子的极性（亲/疏水）和分子骨架（柔性链/刚性环状结构）对超薄膜微/纳摩擦学的影响机制。 2. 深入研究了阳离子类型、阴离子和加热后处理方式与离子液体超薄膜微/纳摩擦学性能的之间的相互关系。纳米尺度的摩擦主要受润滑剂分子的灵活性和薄膜表面能影响，微摩擦主要取决于离子液体分子的刚性环状和柔性链状结构的差异。相对于完全键合与完全非键合，具有适度键合比例的离子液体薄膜表现出较低的摩擦系数，较好的耐磨性以及承载能力。基于流动相用来减摩，固定相用于承载的设计思路获得的复合结构离子液体薄膜体现出较好的微/纳摩擦学表现。 3. 采用复制模塑方法构筑了柱状和坑状织构化金表面，然后用烷基硫醇对表面进行了化学修饰。织构的形状、表面覆盖率、高度或深度、表面粗糙度以及化学修饰对表面的纳米摩擦学性能影响很大。增加表面粗糙度和降低表面能，织构化表面会更疏水，表面的粘着力和摩擦力将显著减小。 4. 成功制备了具有荷叶和水稻叶表面正、反形貌的金表面，发现：正和反的仿生织构都使金表面接触角增大，而表面化学修饰后接触角进一步显著增大。具有正和反的仿生织构化金表面与水滴之间存在截然相反的正（高粘着）负（超疏水）效应。表面化学处理后具有荷叶表面反结构的金表面粘着力没有明显变化，但是具有水稻叶表面反结构的金表面粘着力显著降低。基于毛细管力的产生机理，解释了具有正、反的仿生织构化金表面与水滴之间的粘着行为差异。 |
| Subject Area | 纳米摩擦学 |
| Funding Project | 低维材料摩擦学组 |
| Document Type | 学位论文 |
| Identifier | http://ir.licp.cn/handle/362003/1700 |
| Collection | 固体润滑国家重点实验室（LSL） |
| Recommended Citation GB/T 7714 | 赵文杰. 结构可控离子液体超薄膜和织构化表面的制备及其微/纳摩擦学特性研究[D]. 中国科学院研究生院,2010. |
| Files in This Item: | ||||||
| File Name/Size | DocType | Version | Access | License | ||
| 201059赵文杰.pdf（12015KB） | 开放获取 | CC BY-NC-SA | View Application Full Text | |||
Items in the repository are protected by copyright, with all rights reserved, unless otherwise indicated.
Edit Comment