表面織構(gòu)對不同浸潤性PDMS表面摩擦特性的影響研究.pdf

1、軟質(zhì)材料的摩擦接觸現(xiàn)象普遍存在于人們的生活環(huán)境中。在工程應(yīng)用領(lǐng)域,軟質(zhì)材料的使用已經(jīng)越來越受到重視,而在大部分情況下,摩擦力作為運動的阻力需要盡可能地減小。為了改善材料表面的各種物理化學(xué)性能,表面改性技術(shù)是應(yīng)用十分廣泛的手段。
　　 本文采用光刻-復(fù)模技術(shù)和低溫氧等離子體表面改性技術(shù)對PDMS表面進(jìn)行處理,制作出了具有凹坑陣列型表面織構(gòu)的不同浸潤性PDMS下試樣,并采用光滑PDMS球面試樣作為上試樣進(jìn)行球一盤式摩擦實驗。在此基礎(chǔ)

2、上系統(tǒng)設(shè)計了表面織構(gòu)的主要參數(shù)和實驗方案,研究各種表面織構(gòu)對摩擦特性的影響,并對表面織構(gòu)的參數(shù)進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計。本文得到的主要結(jié)論如下:
　　 (1)通過光刻-復(fù)模技術(shù)制作具有凹坑陣列型表面織構(gòu)的PDMS試樣,凹坑的直徑為50～200μm,面積率為2.6％～40.1％,深度均為5μm,且凹坑的形狀良好。采用氧等離子體表面改性技術(shù)對試樣的浸潤性進(jìn)行控制,表面水接觸角從處理前的110°達(dá)到穩(wěn)定的50左右。
　　 (2)對于疏水性

3、PDMS表面而言,由于疏水性導(dǎo)致在摩擦過程中潤滑劑被擠出接觸區(qū)域,部分條件下摩擦副發(fā)生明顯的干摩擦,摩擦因數(shù)約為1.0～2.0,通過表面織構(gòu)化可以明顯降低摩擦因數(shù)。對比不同直徑的織構(gòu),在本實驗條件下,較小直徑的織構(gòu)(d=50μm)具有明顯的減摩效果。如在甘油溶液潤滑條件下,直徑為50μm、面積率為40.1％、深度為5μm的織構(gòu)在滑行速度為0.003m/s時能夠明顯降低摩擦因數(shù),降幅達(dá)68.04％。從Stribeck曲線的角度看,表面織構(gòu)