多尺度可控有序纳米图案化表面的构筑及摩擦机制研究

基本信息
批准号:51405131
项目类别:青年科学基金项目
资助金额:25.00
负责人:张晓亮
学科分类:
依托单位:河北工程大学
批准年份:2014
结题年份:2017
起止时间:2015-01-01 - 2017-12-31
项目状态: 已结题
项目参与者:车红卫,母静波,武春霞,张剑,王肖肖
关键词:
微观摩擦黏着纳米图案化摩擦机制表面结构
结项摘要

Aiming at the key issues of the quantitative relationship between the surface structure parameters and surface adhesion and friction for the multi-asperity surfaces at nanoscale, the controllable orderly nano-patterned surfaces are fabricated and prepared by using solvent evaporation induced technology. The effects of the surface structure features, the ratio of curvature radius of colloidal probe and asperity, the ratio of spacing between the asperities and curvature radius of asperity, the number of contact points on the adhesion and tribological behavior and mechanisms of nano-patterned surfaces are investigated by using Atomic force microscope (AFM) and colloidal probe microscope (CPM). Based on the controllable orderly nano-patterned surfaces with normalized asperity, the microscale surface adhesion and friction models for the multi-asperity contact will be established with the help of quantitative relationship between the surface structure parameters and surface adhesion and friction. Comparing the microscale tribological mechanism with macroscale friction phenomena, the recognition of the micro-adhesion and friction essence of natural and engineering surfaces will be deepened. This work will also provide the powerful scientific basis and theoretical guidance for the protective technology that can be used to restrain the adhesive damage and friction wear of microscopic and macroscopic devices surfaces.

微观尺度下多粗糙峰表面的形貌结构参量与表面微观黏着和摩擦力之间定量关系的建立,是当前纳米摩擦学研究中的一个难点问题。本项目利用溶剂挥发诱导机制构筑和制备一系列结构可控的有序纳米图案化表面,采用原子力显微镜和胶粒探针显微镜研究表面的结构特征参数、胶粒探针/粗糙峰的曲率半径比、粗糙峰间距与其曲率半径比及接触点数量等参量对微接触黏附机理和摩擦行为及机制的影响;基于表面归一化的、可控有序的点阵结构,研究探索微观尺度下多峰接触表面的形貌结构参量与微黏着和微摩擦之间的定量关系规律,进一步建立微观尺度下多粗糙峰表面的黏着和摩擦模型;将微观摩擦机制同宏观摩擦学规律进行对照归纳,以期进一步加深对天然和工程应用真实表面微黏着和摩擦本质的认识,并为可有效抑制微观及宏观器件表面的黏着损伤和摩擦磨损的防护技术提供有力的科学依据和理论指导。

项目摘要

利用溶剂挥发诱导机制构筑和制备了一系列结构可控的有序纳米图案化表面,采用原子力显微镜和胶粒探针显微镜研究了表面的结构特征参数、接触点几何形状、胶粒探针/粗糙峰的曲率半径比以及粗糙峰间距与其曲率半径比等参量对微接触黏附机理和摩擦行为及机制的影响;基于调控表面归一化的、可控有序的纳米图案结构特征参量,实现了表面黏着和摩擦控制因素的纳米级别的定量调控,这为揭示微观尺度下多粗糙峰表面的微接触黏附和摩擦机制,加深对表面黏着和摩擦现象本质的理解,开发有效抑制微观及宏观器件表面的黏着损伤和摩擦磨损的防护技术提供了实验依据和理论指导。

项目成果
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数据更新时间:2023-05-31

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