納米自組裝膜的制備及其微摩擦學(xué)性能研究.pdf

1、微電子機(jī)械系統(tǒng)(MEMS)的研究近年來受到了人們的極大關(guān)注，但對含有驅(qū)動(dòng)器的，即有相對回轉(zhuǎn)或移動(dòng)動(dòng)作的MEMS裝置，這些微構(gòu)件中均存在多種摩擦部件，由于尺寸小，在運(yùn)動(dòng)過程中表面粘著力、摩擦力及表面張力等相對于傳統(tǒng)機(jī)械而言，表現(xiàn)得非常突出。因此，基于自組裝的納米薄膜材料的研究是納米科學(xué)研究的熱點(diǎn)。本研究選擇聚合物(聚丙烯酸)對無機(jī)納米顆粒(二氧化鈦和氫氧化鐵)表面進(jìn)行修飾改性，用溶膠-凝膠法得到具有核/殼結(jié)構(gòu)的無機(jī)/高分子納米微粒復(fù)合物。

2、然后利用正負(fù)離子組裝的方法在石英玻璃表面交替沉積帶正離子基團(tuán)的重氮樹脂(DR)和帶負(fù)離子基團(tuán)的二氧化鈦/聚丙烯酸(TiO2/PAA)復(fù)合物和氫氧化鐵/聚丙烯酸(Fe(OH)3/PAA)復(fù)合物，形成多層自組裝薄膜。然后在紫光燈照射下將重氮樹脂和復(fù)合物表面間的靜電作用轉(zhuǎn)化為共價(jià)鍵，并利用重氮樹脂的光敏性能，借助于紫外光譜(UV)分析自組裝膜材料的微觀性能，利用原子力顯微鏡對自組裝膜的表面形貌進(jìn)行表征，對微摩擦性能進(jìn)行測試。 由紫外分

3、光光度計(jì)所測得的紫外光譜可以看出，隨著自組裝雙層薄膜層數(shù)的增加，重氮基團(tuán)的數(shù)目線性增加，在380nm波長處的特征吸收峰強(qiáng)度也線性增加。紫光燈照射后，重氮基團(tuán)吸收峰強(qiáng)度顯著降低，重氮基團(tuán)消失。 通過原子力顯微鏡的輕敲模式對5層的PAA-Fe(OH)3/DR，PAA-TiO2/DR雙層自組裝膜表面形貌觀察發(fā)現(xiàn)：納米PAA-TiO2和PAA-Fe(OH)3固體顆粒在自組裝膜表面分散較為均勻，只有少量團(tuán)聚現(xiàn)象。典型的PAA-TiO2納米

4、顆粒粒徑約為200nm，PAA-Fe(OH)3納米顆粒粒徑約為100nm。并且可以看到，隨著組裝膜層數(shù)的增加，自組裝膜表面的納米顆粒數(shù)也相應(yīng)增加，其表面的粗糙度也相應(yīng)增加。 利用原子力顯微鏡研究了PAA-Fe(OH)3/DR和PAA-TiO2/DR納米自組裝膜的最大靜摩擦系數(shù)，滑動(dòng)摩擦系數(shù)，和表面黏附力還有針尖脫離粘附時(shí)的距離。研究得出，按照實(shí)驗(yàn)方法所制備的PAA-Fe(OH)3/DR和PAA-TiO2/DR納米自組裝膜具有很好