| 旋涂-逐层自组装纳米复合多层膜的制备及其摩擦学性能研究 | |
| 冯治中 | |
| Subtype | 博士 |
| Thesis Advisor | 阎逢元 |
| 2008-12-26 | |
| 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 | 物理化学（含：化学物理） |
| Keyword | 旋涂-逐层自组装 多层膜 纳米颗粒 摩擦磨损 Spin-assisted Layer-by-layer Self-assembly Multilayer Film Nanoparticles Friction And Wear |
| Abstract | 本论文采用旋涂-逐层自组装技术(Spin-assissted layer-by-layer assembly,简称SA-LbL)，使用聚乙烯亚胺(PEI)、聚对苯乙烯磺酸钠(PSS)、聚烯丙基氯化铵(PAH)、聚二烯丙基二甲基氯化铵(PDDA)、全氟聚醚(PFPE)复合多种纳米颗粒制备了几类纳米复合多层薄膜。研究了不同纳米颗粒沉积时间，不同纳米颗粒胶体浓度对纳米颗粒层致密度的影响；考察了不同纳米颗粒层数、不同聚合物膜层数下，复合多层膜的摩擦学性能。利用原子力显微镜(AFM)、X射线光电子能谱仪(XPS)、扫描电子显微镜(SEM)等手段探讨了复合多层膜的磨损机理，主要结论如下： 1.采用独特的“牺牲层”法测量SA-LbL复合多层膜的膜厚；复合多层膜的表面粗糙度与聚合物膜层数有很大关系，即随着聚合物膜层数的增加而降低。 2.[Au/(PAH-PSS)nPAH]m复合多层膜可以大幅提高单晶硅基底的摩擦学性能。金纳米颗粒沉积的时间对纳米颗粒层的致密度有很大影响。聚合物膜层数以及金纳米颗粒层数对[Au/(PAH-PSS)nPAH]m复合多层膜的摩擦学性能影响很大。分析认为：复合多层膜优异的摩擦学性能可能是由于稳固的有机-无机纳米复合结构以及在摩擦的过程中，有PSS 和PAH薄膜的碎片转移到对偶表面。 3.银纳米颗粒沉积的时间对纳米颗粒层的致密度有很大影响。聚合物多层膜能够有效的降低银纳米颗粒层的电阻率。银纳米颗粒层的电阻率远大于块体金属银的电阻率。XPS分析表明：部分银纳米颗粒被氧化是造成银纳米颗粒层高电阻率的主要原因。 4.成功制备了[Fe3O4/(PDDA-PSS)n]m和[SiO2/(PDDA-PSS)nPDDA]m纳米复合多层膜，其中SiO2胶体溶液的浓度对纳米颗粒层的致密度有很大影响。动静摩擦系数测定仪测量结果表明，两种薄膜的耐磨寿命及承载能力都随着聚合物薄膜的层数以及纳米颗粒层的数量增长而增长。 5.通过旋涂技术分别在[Fe3O4/(PDDA-PSS)n]m和[SiO2/(PDDA-PSS)nPDDA]m薄膜上沉积了PFPE薄膜。PFPE薄膜大幅提高了[Fe3O4/(PDDA-PSS)n]m和[SiO2/(PDDA-PSS)nPDDA]m的摩擦学性能。复合薄膜的磨损机理为形成氢键的PFPE分子、PFPE的流动层以及陷入到SA-LbL薄膜表面峰谷的PFPE分子三者共同作用的结果。 |
| Subject Area | 纳米薄膜摩擦学 |
| Funding Project | 功能防护材料组 |
| Document Type | 学位论文 |
| Identifier | http://ir.licp.cn/handle/362003/2914 |
| Collection | 固体润滑国家重点实验室（LSL） |
| Recommended Citation GB/T 7714 | 冯治中. 旋涂-逐层自组装纳米复合多层膜的制备及其摩擦学性能研究[D]. 中国科学院研究生院,2008. |
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