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题名	分子组装薄膜及复合镀层的结构设计与摩擦学特性研究
作者	陈丽
学位类别	理学博士
答辩日期	2009-12-08
授予单位	中国科学院研究生院
导师	张俊彦
关键词	组装薄膜 复合镀层 摩擦学特性 微观结构 结构与性能 Self-assembled films Composite coatings Tribological properties Microstructure Structure and property
学位专业	物理化学（含：化学物理）
中文摘要	通过分子结构设计，利用自组装技术制备了一系列结构新颖的自组装薄膜和聚合物薄膜。采用多种表面分析手段表征薄膜的化学组成和微观结构，分别从微观和宏观摩擦学角度考察薄膜的摩擦磨损性能，分析薄膜的结构组成与性能之间的关系。考察不同摩擦条件下电沉积Ni基复合镀层的磨损性能，分析镀层微结构与磨损机制的相关性。主要的研究内容和结果如下： 1.以结构新颖的芳香基冠状结构分子和末端为氨基的硅烷分子作为组装前躯体，采用分步组装的方法在单晶硅基底表面分别制备了层状薄膜和二元混合薄膜。与单组分的硅烷分子薄膜相比，层状薄膜和二元混合薄膜具有优异的承载能力和抗磨性能，这主要源于薄膜内部分子氢键的构筑增强了薄膜的稳定性，而分子结构中刚性基团的引入有利于提高薄膜的承载能力。 2.选用一系列具有相同骨架结构、不同链长和末端基团的有机酸，通过分步组装的方法制备了一系列含酰胺结构的组装薄膜。分子链长的增加有利于提高薄膜的减摩性能，增强薄膜表面疏水性可以降低薄膜表面的粘着力和微观摩擦力，末端基团影响所成薄膜的有序性和致密度，从而影响摩擦系数、抗磨性能等摩擦学特性。 3.以环氧硅烷小分子作为连接层，制备了与基底牢固键合的两种聚合物薄膜。环氧硅烷增强了聚合物/无机界面间的粘附性和稳定性。聚合物薄膜优异的抗磨性能主要源于聚合物分子与基底的牢固键合以及其结构中柔软灵活的分子长链。 4.以多巯基冠状结构分子和烷基硫醇作为组装分子，在Au(111)表面分步组装制备了单组分和二元混合组分薄膜。电化学研究表明，特殊结构分子的引入有利于减小混合薄膜的缺陷，提高组装薄膜的致密度。 5.低脉冲频率有利于复合镀层中基质金属沿(111)面择优生长。干摩擦条件下，复合镀层的抗磨性能主要受镀层微结构的影响；油润滑条件下，微粒的共沉积量决定镀层的抗磨性能。阳离子型表面活性剂HPB有利于改善微粒的团聚，促进微粒在镀层中的共沉积，但添加过量使得基质金属的脆性增大，复合镀层性能下降。
学科主题	薄膜材料及摩擦学
公开日期	2012-11-05
内容类型	学位论文
源URL	[http://210.77.64.217/handle/362003/1671]
专题	兰州化学物理研究所_固体润滑国家重点实验室
推荐引用方式 GB/T 7714	陈丽. 分子组装薄膜及复合镀层的结构设计与摩擦学特性研究[D]. 中国科学院研究生院. 2009.

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