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仿生纳米复合薄膜的制备、表征及摩擦学行为研究

张晟卯

  近年来,文献报导类似贝壳结构的、有机-无机有序交替的层状薄膜具有优异的摩擦学性能。本文制备了长链单体丙烯酸十二醇酯、甲基丙烯酸十二醇酯、长链交联剂双丙烯酸己二醇酯、双甲基丙烯酸己二醇酯和二氧化硅/有机物、二氧化钛/有机物两种仿贝壳有机-无机纳米复合薄膜。表征了其结构,并研究了这两种薄膜的摩擦学行为,获得的主要结果和结论如下:(1)制备了长链单体丙烯酸十二醇酯、甲基丙烯酸十二醇酯、长链交联剂双丙烯酸己二醇酯和双甲基丙烯酸己二醇酯。并用傅里叶红外光谱仪、质谱仪、元素分析仪对它们的结构进行了表征,结果证明所制备的化合物结构正确。(2)制备了γ-(甲基丙烯酰氧)丙基三甲氧基硅烷表面修饰的二氧化硅纳米微粒。并用超分子自组装法将其与丙烯酸十二醇酯和双丙烯酸己二醇酯在玻璃基片上共组装成二氧化硅/有机物复合薄膜。利用傅里叶红外光谱仪、X-射线光电子能谱仪、X-射线衍射仪、扫描电子显微镜等多种仪器对其结构进行了表征。结果表明,这种薄膜具有类似贝壳结构的、有机-无机有序交替的层状结构。聚合前层间距为3.27nm,聚合后层间距为3.32nm。并推测了其形成机理。(3)在动静摩擦系数测定仪上研究了二氧化硅/有机物仿贝壳结构的层状有机-无机纳米复合薄膜的摩擦学性能。发现无论是未聚合薄膜还是聚合薄膜与钢球对磨时,与空白玻璃片相比都具有更低的摩擦系数,仅为0.1。其减摩机理可用“刷子”模型来解释。聚合后薄膜的耐磨寿命有了很大提高。这是由于聚合使其强度提高从而导致其耐磨性的提高。(4)制备了γ-(甲基丙烯酰氧)丙基三甲氧基硅烷表面修饰的二氧化钛纳米微粒。并用超分子自组装法将其与甲基丙烯酸十二醇酯和双甲基丙烯酸己二醇酯在玻璃基片上共组装成二氧化钛/有机物复合薄膜。利用傅里叶红外光谱仪、X-射线衍射仪、紫外可见吸收仪、透射电子显微镜等多种仪器对其结构进行了表征。结果表明,这种薄膜具有类似贝壳结构的、有机-无机有序交替的层状结构。聚合前层间距为4.20nm,聚合后层间距为3.91nm。并推测了其形成机理。 (5)在动静摩擦系数测定仪上研究了二氧化钛/有机物仿贝壳结构的层状有机-无机纳米复合薄膜的摩擦学性能。发现无论是未聚合薄膜还是聚合薄膜与钢球对磨时,与空白玻璃片相比都具有更低的摩擦系数,仅为0.1。其减摩机理可用“刷子”模型来解释。聚合后薄膜的耐磨寿命有了很大提高。这是由于聚合使其强度提高从而导致其耐磨性的提高。……   
[关键词]:摩擦学;仿生材料
[文献类型]:硕士论文
[文献出处]:河南大学2001年
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