自组装稀土纳米多层膜微观结构及微摩擦学性能的研究

微型机械的基础及应用研究正日益受到各研究领域的重视。微型机械由于尺寸效应的影响使微摩擦力成为其主要作用力，微摩擦磨损则成为严重影响其可靠性和使用寿命的关键问题。针对这一问题，利用稀土独特的电子层结构和物理化学特性，在二氧化硅及单晶硅基片表面制备自组装稀土纳米多层膜。通过稀土原子与非金属元素强的亲和力在基片表面及纳米多层膜间产生化学键合，获得低表面能并具有优异润滑性能的稀土多层膜，以降低运动副表面的粘着力，从而降低微摩擦和磨损。通过工艺试验确定制备自组装稀土纳米多层膜的最佳工艺；分析自组装稀土纳米多层膜微观结构及分布对摩擦学性能的影响，探讨其成膜和减摩机理。本项目的完成可提供一种新型的微机构表面改性膜，解决因粘着而造成微摩擦磨损过大从而引起微机械早期失效的关键问题，有助于提高微机械的使用寿命并促进其实际应用，同时也助于丰富纳米摩擦学理论。