離子液修飾碳量子點(diǎn)的潤(rùn)滑性能研究.pdf

1、摩擦磨損是一個(gè)從原子尺度到星系尺度都存在的多尺度現(xiàn)象，比如血管的損傷，地震，火山爆發(fā)，甚至銀河的碰撞。隨著機(jī)械系統(tǒng)的快速發(fā)展，摩擦磨損變成了一個(gè)核心問(wèn)題，這些問(wèn)題會(huì)引起更嚴(yán)重的能源損失，資源消耗和環(huán)境污染。因此，通過(guò)采取各種方法來(lái)降低摩擦磨損一直是研究人員們關(guān)注的重點(diǎn)。截止目前為止，宏觀/微觀超滑是解決摩擦磨損負(fù)面影響的有效方法。隨著目前設(shè)備尺寸的減小，將更多的注意力放在如何在微觀尺度下降低摩擦磨損就變得尤為重要。直到現(xiàn)在，有許多關(guān)于超

2、滑的突出成就都是在微觀尺度下獲得的。然而，通過(guò)減少范德瓦爾斯力、降低表面力、粘著以及摩擦力所得到的超滑結(jié)果通常都需要很苛刻的實(shí)驗(yàn)條件，比如高真空、高溫和特殊材料。因此，這些微觀超滑在許多實(shí)際的工況條件下很難被應(yīng)用。
　　近些年來(lái)，有關(guān)水合潤(rùn)滑劑和通過(guò)離子液修飾的納米材料（比如碳納米管（CNTs）和富勒烯）得到了研究者們廣泛的研究，這些潤(rùn)滑劑或者納米材料之所以表現(xiàn)出了較好的摩擦性能，是由于對(duì)所形成核殼結(jié)構(gòu)的合理設(shè)計(jì)以及有序的電荷分布

3、。這些研究結(jié)果為提高那些通過(guò)納米粒子與極性分子間的相互作用形成的含有復(fù)合結(jié)構(gòu)納米材料的摩擦學(xué)性能提供了一條途徑。因此，碳量子點(diǎn)在被離子液修飾后所表現(xiàn)出來(lái)的的摩擦性能可能會(huì)比其他修飾過(guò)的傳統(tǒng)納米顆粒得摩擦性能更好，這主要取決于碳量子點(diǎn)的固有特性，比如其所具有的準(zhǔn)球形，高比表面積以及小于10nm的尺寸。與此同時(shí)，有關(guān)離子液修飾碳量子點(diǎn)的摩擦或力學(xué)性能的相關(guān)研究仍然處于初級(jí)階段。
　　因此，本文采用簡(jiǎn)單的修飾方法設(shè)計(jì)并成功制備了一種由離

4、子液修飾碳量子點(diǎn)所得到的新型納米顆粒。我們通過(guò)高分辨透射電子顯微鏡（HRTEM），傅里葉變換紅外光譜計(jì)（FTIR），拉曼光譜儀（Raman），摩擦實(shí)驗(yàn)等多種表征手段，對(duì)這種納米顆粒的結(jié)構(gòu)和摩擦性能進(jìn)行檢測(cè)。實(shí)驗(yàn)分析結(jié)果表明：通過(guò)紅外和拉曼光譜的研究結(jié)果證實(shí)在功能化修飾過(guò)程中確實(shí)有一些功能基團(tuán)連接到了碳量子點(diǎn)的表面；更重要的是，離子液修飾的碳量子點(diǎn)作為潤(rùn)滑材料在摩擦實(shí)驗(yàn)部分顯示了極其優(yōu)異的摩擦磨損性能，同時(shí)當(dāng)碳量子點(diǎn)含量為3.6%時(shí)，摩擦

5、過(guò)程中出現(xiàn)了超滑現(xiàn)象，對(duì)應(yīng)得到的摩擦系數(shù)和磨損率分別為0.006和0.7×10-14 m3/Nm。此外，這種通過(guò)離子液修飾的碳量子點(diǎn)不但會(huì)提供一種新的思路來(lái)研究各種各樣的潤(rùn)滑材料以此來(lái)實(shí)現(xiàn)超低的摩擦，同時(shí)這種材料還可能在其他實(shí)際應(yīng)用中被廣泛研究。
　　同時(shí)，利用高功率脈沖等離子體增強(qiáng)化學(xué)氣相沉積（HIP-PECVD）技術(shù)，在硅基底表面制備指紋狀的碳薄膜（FP-C:H）。通過(guò)Tecnai-G2 F30型高分辨透射電鏡（HRTEM）以