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    188宝金博页面版: 硅烷自组装膜及硅烷／二氧化钛复合膜的XPS表征与摩擦性能研究

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    内容提示： 第 20 卷　第 4 期2000 年 8 月摩 擦 学 学 报TR IBOLO GYVol 20, 　No 4A ug, 2000硅烷自组装膜及硅烷二氧化钛复合膜的 XPS 表征与摩擦性能研究3张俊彦, 杨生荣, 薛群基(中国科学院兰州化学物理研究所 固体润滑国家重点实验室, 甘肃 兰州, 730000)摘要: 利用分子自组装膜技术制备了 有机硅烷纳米 T iO 2 复合膜, 并用 XPS 进行了 表征. 摩擦磨损试验结果表明, 硅烷自组装膜可以降低基片的摩擦系数, 但其强度较弱, 这可能是由于硅烷与基片的结合强度较弱、 硅烷碳链较短以及硅烷在基片上的自组装不太致密有关. 硅烷T iO 2 复合膜的摩擦系数比硅...

    文档格式：PDF | 页数：3 | 浏览次数：22 | 上传日期：2014-12-31 21:42:05 | 文档星级：
    第 20 卷　第 4 期2000 年 8 月摩 擦 学 学 报TR IBOLO GYVol 20, 　No 4A ug, 2000硅烷自组装膜及硅烷二氧化钛复合膜的 XPS 表征与摩擦性能研究3张俊彦, 杨生荣, 薛群基(中国科学院兰州化学物理研究所 固体润滑国家重点实验室, 甘肃 兰州, 730000)摘要: 利用分子自组装膜技术制备了 有机硅烷纳米 T iO 2 复合膜, 并用 XPS 进行了 表征. 摩擦磨损试验结果表明, 硅烷自组装膜可以降低基片的摩擦系数, 但其强度较弱, 这可能是由于硅烷与基片的结合强度较弱、 硅烷碳链较短以及硅烷在基片上的自组装不太致密有关. 硅烷T iO 2 复合膜的摩擦系数比硅烷自组装膜的摩擦系数小, 而且耐磨寿命大幅度提高. 摩擦 50 次以后, 硅烷T iO 2 复合膜的摩擦系数突然增大并超过干净基片的摩擦系数, 这可能是由于 T iO 2微粒磨损脱落并团聚所致.关键词: 硅烷自组装膜; XPS; 表征中图分类号: O 634. 41文章标识码: A文章编号: 100420595 (2000) 0420241203　　随着科学技术的进步, 特别是微型机械和高密磁记录技术的发展, 要实现具有超低摩擦的超薄膜润滑是摩擦学者的新挑战. 研究表明, 有序分子膜技术是实现超薄膜润滑的可能途径. 在摩擦学领域引起注意的有序分子膜技术主要包括LB 膜技术 (L angmuir2B lodgett) 和 分 子 自 组 装 膜 技 术 (self2assembledmonolayer, 简称 SAM ) , 其中分子自 组装膜具有比LB 膜更好的稳定性[1～ 7 ]. 基于此, 摩擦学研究者期望能借助于分子自组装技术, 把长链化合物或聚合物的一端嫁接在摩擦表面, 形成一层 “分子刷”, 以达到降低摩擦磨损的目的. 对 SiO 2Si(100) 表面上长链烷烃嫁接单分子膜的原子力显微镜(A FM ) 和摩擦力显微镜(FFM ) 观察表明, 基片上嫁接的密度越高, 单分子膜的微观摩擦磨损性能越好[2, 3 ]. 在 SiO 2Si(100) 表面的 C 18复式嫁接膜 (double2grafted film) 表现出良好的微观摩擦学性能 (摩擦系数从 0. 03 降到 0. 02)并具有较长的润滑寿命[5 ]. 宏观摩擦磨损试验(球2盘往复摩擦磨损试验) 结果表明, C 18和 C 20嫁接单分子膜可使硅表面的摩擦系数由 0. 5 降至 0. 1[6 ]. 目 前对自组装膜技术和摩擦学性能的研究尚待系统深入.1　试验部分选用氨基丙基三已氧基硅烷和经无水处理的溶剂苯, 基片为单晶硅, 其他试剂为分析纯. 用体积比为30∶ 70 的过氧化氢和浓硫酸在 90 ℃下浸泡 1 h 以便对基片进行清洗和羟基化, 然后用超纯水洗涤并干燥. 以苯为溶剂配制 5× 10- 4mol L 硅烷溶液. 将干燥的硅片浸入所配制的硅烷苯溶液中, 经一定时间反应后取出硅片, 依次用氯仿、 超纯水和丙酮洗涤, 并在氮气下干燥.将上述经过反应并干燥后的基片放入由浓度为4 mol L 盐酸所配制的 0. 5 mol L 的 T iC l4 溶液中,于 80 ℃下反应 2 h 后, 取出硅片, 用超纯水清洗并在氮气中干燥. 表面的自组装成膜反应如下:—OH + (CH 3CH 2O)3Si(CH 2)3NH 2OSi(CH 2)3NH 2OSi(CH 2)3NH 2T iO 2H 2O用 PH I25702 型 X 射线光电子能谱仪对硅烷自组装膜及硅烷T iO 2 复合膜的化学组成和状态进行表征, 采用M g2KΑ 激发源, 通过能量约 29. 0 eV , 以污染碳的结合能 284. 6 eV 作内标.2　结果与讨论图 1示出了 硅烷自 组装膜及硅烷T iO 2复合膜3国家自然科学基金资助重点项目 (59735110).1999210201 收到初稿, 1999212206 收到修改稿本文通讯联系人张俊彦.张俊彦　男, 31 岁, 博士, 副研究员, 目前主要从事纳米摩擦学与摩擦化学研究.

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