自组装分子/离子液体复合薄膜的制备及摩擦学性能研究

发布时间：2024-03-31 16:18

　　随着微机电系统(MEMS)在各个领域中的研究和应用日益加深,以黏着、摩擦和磨损为代表的摩擦学问题成为了制约MEMS发展的瓶颈。对MEMS微型构件进行表面改性和润滑是降低黏着,并减小摩擦、磨损,从而改善MEMS摩擦学性能的有效方法,具有重要的学术和工程价值。根据自组装分子薄膜(SAMs)原理和不同组装分子的结构、反应特性,设计了以单晶硅(Si)为基底,以N-(2-氨乙基)-3-氨丙基三甲氧基硅烷(DA)分子为基底连接层,以月桂酰氯(LA)分子为中间强化层的硅烷基双层SAMs(DA-LA);从化学反应和热力学角度对DA-LA的组装反应过程进行了分析和计算,揭示了组装反应自发性机理;利用分子动力学模拟技术建立了硅烷基SAMs体系的优化模型,通过模拟计算直观的得到了组装过程中的能量及温度变化情况,为从分子水平探索成膜机理提供了新途径。基于上述机理研究,运用分子自组装技术成功地在Si基底上制备了硅烷基SAMs体系;利用原子力显微镜(AFM)考察了溶液浓度和组装时间对成膜质量的影响,得到制备硅烷基单、双层SAMs的最佳工艺参数。借助接触角测量仪和全反射傅里叶变换红外光谱仪(ATR-FTIR)对最佳...

【文章页数】：72 页

【学位级别】：硕士

【部分图文】：

图1.1一个典型MEMS运行失效后的摩擦磨损照片

第1章引言.1课题背景及研究意义.1.1课题背景微机电系统（Micro-electromechanicalsystem，MEMS）是基于微机械制造、精密加以及高集成电路技术，将机电工程与微电子系统相融合而发展起来的微型器件装置。集微传感器、微执行器、微电源/能源、微机....

图1.2自组装分子薄膜示意图

电吸附、化学吸附或化学反应，在基体上形成锚固稳定、分维有序分子层。等[22]在1946年发现表面活性剂能够自发组装在固体表面形描述了分子自组装的现象，并与其合作者Zisman[23]于1964象的机理，但此时尚未制备出真正意义上的SAMs。直至1采用正十八烷基三氯硅....

图1.3本文研究思路示意图

图2.1氨基硅烷水解反应过程

图2.1氨基硅烷水解反应过程选用氨基硅烷DA分子作为薄膜体系的基底连接层，其分子结构如图2.2所头基为硅氧基基团，尾基为氨基基团，均属于活性基团，能够分别与Si基组装的LA分子形成牢固的化学键合，起到稳定连接的作用；分子链长度适成较为密集有序的硅烷基单层SA....

本文编号：3944189