Cu納米微粒的制備及其摩擦學(xué)行為研究.pdf

1、本文分別采用不同的制備方法合成出Cu納米微粒，研究了其摩擦學(xué)行為，揭示了其在摩擦副表面減摩、抗磨和修復(fù)的作用機(jī)理。
　　 (1)借助聚電解質(zhì)多層膜(PEMs)中的“納米反應(yīng)器”，通過(guò)一系列Cu2+離子的吸附和NaBH4溶液的還原組成的反應(yīng)循環(huán)，在聚電解質(zhì)多層膜內(nèi)原位生成了Cu納米微粒，合成出的納米微粒粒徑分布在3～20nm。并且隨反應(yīng)循環(huán)次數(shù)的增加，Cu納米微粒的粒徑和密度增加。研究了反應(yīng)循環(huán)數(shù)對(duì)Cu納米顆粒聚電解質(zhì)多層復(fù)合膜的

2、摩擦學(xué)行為的影響，研究表明適量的Cu納米微粒既能使薄膜內(nèi)部的Cu納米微粒發(fā)揮出支撐強(qiáng)度和增加硬度的作用，也能保證外部的聚合物分子鏈有一定的柔韌性和靈活性，從而使復(fù)合膜具有優(yōu)異的摩擦學(xué)性能。
　　 在Cu納米顆粒聚電解質(zhì)多層復(fù)合膜的表面修飾氟硅烷，構(gòu)成疏水的銅納米微粒聚電解質(zhì)多層復(fù)合膜。反應(yīng)循環(huán)數(shù)和聚電解質(zhì)多層復(fù)合膜的雙層數(shù)對(duì)疏水銅納米微粒聚電解質(zhì)多層復(fù)合膜的潤(rùn)濕性和摩擦學(xué)行為有很大的影響；研究了在水潤(rùn)滑和干態(tài)下疏水銅納米微粒聚電

3、解質(zhì)多層復(fù)合膜的摩擦學(xué)行為。結(jié)果表明，表面疏水性越強(qiáng)，其耐磨壽命越長(zhǎng)。
　　 使用表面修飾帶有氨基的SiO2與聚烯丙胺鹽酸鹽(PAH)和聚丙烯酸(PAA)以旋涂輔助的方法引入到聚電解質(zhì)多層膜中，形成(PAH/PAA)3(SiO2/PAA)3(PAH/PAA)3和(SiO2/PAA)9不同結(jié)構(gòu)的薄膜。然后加熱處理，使組分間的氨基與羧基發(fā)生酰胺化反應(yīng)，使層間結(jié)合力由靜電力轉(zhuǎn)化為共價(jià)鍵。考察加熱后薄膜結(jié)構(gòu)對(duì)摩擦學(xué)行為的影響。結(jié)果表明，

4、具有“三明治”結(jié)構(gòu)的(PAH/PAA)3(SiO2/PAA)3(PAH/PAA)3薄膜有助于提高復(fù)合膜的摩擦學(xué)性能。因?yàn)閺?fù)合膜中的最外層(PAH/PAA)3能夠消除中間層產(chǎn)生的缺陷，又允許中間層(SiO2/PAA)3的納米微粒提高其強(qiáng)度和硬度，同時(shí)又使暴露在外表面的有機(jī)分子保持柔韌性和靈活性。最內(nèi)層(PAH/PAA)3的既要錨固在Si基底上，又對(duì)SiO2納米微粒起著重要的“床”的作用，供它居住于其中，結(jié)果固定在薄膜中的納米微粒起到了承載

5、能力和“微軸承”效應(yīng)，使薄膜具有良好的摩擦學(xué)性能。
　　 (2)分別以低S或無(wú)S、P的二辛基二硫代氨基甲酸、硫醇、烷基羥肟酸為修飾劑，水合肼為還原劑，采用水/油兩相萃取法，合成原位表面修飾的Cu納米微粒。分別采用紅外光譜、X射線衍射儀、透射電子顯微鏡對(duì)納米顆粒的尺寸、形貌和結(jié)構(gòu)進(jìn)行表征。研究了不同修飾劑與Cu納米微粒的作用規(guī)律。這幾種修飾劑分別以不同結(jié)構(gòu)形式的化學(xué)鍵結(jié)合在Cu納米微粒的表面。深入系統(tǒng)地研究了表面修飾Cu納米微粒作

6、為潤(rùn)滑油添加劑的摩擦學(xué)行為，表面修飾Cu納米微粒作為潤(rùn)滑油添加劑具有優(yōu)異的抗磨性能，這可能是由于銅的熔點(diǎn)低，易于沉積到摩擦副表面形成保護(hù)膜；另外，表面修飾Cu納米微粒能填充摩擦副表面的微坑，發(fā)揮出自修復(fù)作用。
　　 (3)根據(jù)摩擦化學(xué)中潤(rùn)滑油添加劑分子設(shè)計(jì)的理念，設(shè)計(jì)并合成出新型的無(wú)S、P的直鏈型和雜環(huán)型硼酸酯潤(rùn)滑油添加劑。評(píng)價(jià)了其在液體石蠟中的摩擦學(xué)性能。采用SEM，XPS或EDS對(duì)磨斑進(jìn)行了分析，結(jié)果表明：硼酸酯提高了基礎(chǔ)油