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随着纳米科学和技术的迅速发展,特别是微型机械、微型电机以及高速磁记录技术的迅速发展,迫切需要解决纳米级的润滑问题。自组装分子膜是纳米润滑研究的关键问题之一。将纳米微粒作为润滑油添加剂的研究是开发高效无污染润滑油添加剂的崭新途径。本文对ZnO纳米微粒及三氯十八硅烷(octidecyltrichlorosilane,简称OTS)自组装分子膜的制备、表征及摩擦学性能进行了研究,得出的主要结论如下: 1.以Zn(Ac)2.2H2O为主盐,采用溶胶-凝胶法制备了ZnO纳米微粒。在制备过程中,研究了主盐浓度、溶剂用量、沉淀剂用量、反应各阶段的工艺温度,以及反应器等因素对实验结果的影响,得出了制备ZnO纳米微粒的最佳工艺参数。在透射电镜上对ZnO纳米微粒的表征结果为:ZnO微粒呈球状,六方晶型,粒度分布范围为30nm~40nm。 2.将制成的ZnO纳米微粒作为润滑油添加剂,在摩擦磨损实验机上对其摩擦学特性进行了研究。结果表明,ZnO纳米粒子作为润滑油添加剂的关键是纳米微粒团簇的分散,只有纳米微粒分散均匀时,才能起到耐磨减摩作用。 3.在Si/SiO2基底上制备了OTS自组装分子膜。实验中,主要研究了OTS自组装分子膜成膜时间及反应溶剂的组成对成膜的影响。在研究过程中,通过原子力显微镜(AFM)观察不同成膜时间及不同溶剂组成条件下的OTS自组装分子膜的形貌,由此来判断反应进程,总结出OTS自组装分子膜生长模式的五个阶段。 4.应用横向力显微镜(LFM)研究了OTS自组装分子膜的摩擦学性能,主要考察了滑动速率及载荷对OTS自组装分子膜摩擦力的影响。在“岛式”结构生长阶段的OTS分子膜,摩擦学特性剧烈变化。对于致密有序的自组装分子膜,在摩擦力与载荷间存在“平台”效应。