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C60復合LB膜摩擦學行為

發布時間:2011/12/1點擊次數:1986

C601985年被發現以來,由于其分子級的高度對稱性球形結構,*的抗壓能力和硬度,較低的表面能級很好的化學穩定性,被認為可能成為新一代超級潤滑材料。美國B.Bhushan等發現C60的復合膜不僅可以大幅度降低C60的摩擦系數(利用摩擦系數儀測試摩擦其摩擦系數),還能提高其耐磨壽命。C60沒有兩親性基團,但可以與兩親分子在氣/液界面形成穩定的復合LB膜。張軍等在玻璃基片上沉積了不同層數的C60-SA(硬脂酸)LB膜,并考察了摩擦學特征。發現其與GCr15鋼球摩擦副之間的摩擦系數要比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。后來他們又對機理進行了推測,認為是復合膜中的C60與具有長鏈的硬脂酸的協同效應的結果,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)復合LB膜和C60/AA(花生酸)復合LB膜,他們認為上述復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復合LB膜及兩種限域體系C60復合LB膜(C60/SA/AA/OA復合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,結果發現,C60/SA/BA/OA LB膜表現出更低的摩擦系數,而C60/SA/AA/OA LB膜具有更好的抗磨能力。他們認為,在限域體系C60復合LB膜中,C60存在兩種結構,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。微摩擦學研究表明,C60大聚集體對應較高的摩擦力,“棘輪效應”明顯;C60小聚集體則顯現出“微滾動”效應,具有很低的摩擦力。宏觀摩擦學研究表面,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復合LB膜的摩擦系數隨載荷的增大而降低,具有和邊界潤滑膜相似的摩擦系數-載荷關系。

    注:C60復合LB膜的摩擦系數的測試需要用到高測試儀器,如摩擦系數儀

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