納米自組裝膜的制備及其微摩擦學性能研究.pdf

1、微電子機械系統(tǒng)(MEMS)的研究近年來受到了人們的極大關注，但對含有驅動器的，即有相對回轉或移動動作的MEMS裝置，這些微構件中均存在多種摩擦部件，由于尺寸小，在運動過程中表面粘著力、摩擦力及表面張力等相對于傳統(tǒng)機械而言，表現得非常突出。因此，基于自組裝的納米薄膜材料的研究是納米科學研究的熱點。本研究選擇聚合物(聚丙烯酸)對無機納米顆粒(二氧化鈦和氫氧化鐵)表面進行修飾改性，用溶膠-凝膠法得到具有核/殼結構的無機/高分子納米微粒復合物。

2、然后利用正負離子組裝的方法在石英玻璃表面交替沉積帶正離子基團的重氮樹脂(DR)和帶負離子基團的二氧化鈦/聚丙烯酸(TiO2/PAA)復合物和氫氧化鐵/聚丙烯酸(Fe(OH)3/PAA)復合物，形成多層自組裝薄膜。然后在紫光燈照射下將重氮樹脂和復合物表面間的靜電作用轉化為共價鍵，并利用重氮樹脂的光敏性能，借助于紫外光譜(UV)分析自組裝膜材料的微觀性能，利用原子力顯微鏡對自組裝膜的表面形貌進行表征，對微摩擦性能進行測試。 由紫外分

3、光光度計所測得的紫外光譜可以看出，隨著自組裝雙層薄膜層數的增加，重氮基團的數目線性增加，在380nm波長處的特征吸收峰強度也線性增加。紫光燈照射后，重氮基團吸收峰強度顯著降低，重氮基團消失。 通過原子力顯微鏡的輕敲模式對5層的PAA-Fe(OH)3/DR，PAA-TiO2/DR雙層自組裝膜表面形貌觀察發(fā)現：納米PAA-TiO2和PAA-Fe(OH)3固體顆粒在自組裝膜表面分散較為均勻，只有少量團聚現象。典型的PAA-TiO2納米

4、顆粒粒徑約為200nm，PAA-Fe(OH)3納米顆粒粒徑約為100nm。并且可以看到，隨著組裝膜層數的增加，自組裝膜表面的納米顆粒數也相應增加，其表面的粗糙度也相應增加。 利用原子力顯微鏡研究了PAA-Fe(OH)3/DR和PAA-TiO2/DR納米自組裝膜的最大靜摩擦系數，滑動摩擦系數，和表面黏附力還有針尖脫離粘附時的距離。研究得出，按照實驗方法所制備的PAA-Fe(OH)3/DR和PAA-TiO2/DR納米自組裝膜具有很好