纳米结构对二硫化钼摩擦学性能的影响

发布时间：2021-02-05 22:07

　　目的探究二硫化钼结构以及尺寸对其宏观摩擦学性能以及滑移机制的影响。方法采用水热法制备了尺寸不同的二硫化钼微球花,并与购买的商业化块状二硫化钼以及单层二硫化钼进行对比,将四种二硫化钼粉末在乙醇中进行分散,采用喷涂的方式在硅基底上制备了四种二硫化钼涂层。采用扫描电子显微镜（SEM）、X射线衍射仪（XRD）和透射电子显微镜（TEM）对粉末和涂层的形貌、结构进行了表征,并对比研究了涂层的摩擦学性能,通过光学显微镜观察了对偶的形貌,利用SEM和TEM对摩擦界面的结构和形貌进行了研究。结果四种二硫化钼材料均为层状结构的纳米片或微片组成,摩擦系数平稳且均小于0.05。块状二硫化钼寿命最短,摩擦界面覆盖了较少的润滑膜;单层二硫化钼摩擦系数平稳,且寿命最长,摩擦界面由大量纳米片组成,摩擦过程主要是单纯的物理剥离;二硫化钼微球花的寿命介于二者之间,微球花在摩擦力的作用下很容易发生剥离,在摩擦过程中起润滑作用的是剥离的二硫化钼纳米片,摩擦界面覆盖了较厚的致密润滑膜。二硫化钼微球花摩擦后,层间距由0.62 nm增至0.7 nm,层间距的增大有利于良好的润滑。结论尺寸对二硫化钼的滑移机制有影响,从而显著影响其耐... 

【文章来源】：表面技术. 2020,49(07)北大核心

【文章页数】：9 页

【部分图文】：

四种二硫化钼粉末的扫描电镜照片

图3为四种二硫化钼的透射电镜图。M1为厚片状结构，尺寸约为5μm，层间距为0.60 nm，且层状结构良好。M2直径约为3μm，组成微球的二硫化钼纳米片层间距约为0.62 nm，其边缘的层状结构发生了弯曲，边缘的纳米片约为8层。M3直径约为300 nm，其层状结构也明显发生了弯曲，组成小微球的二硫化钼纳米片不仅比M2的小，且层数也较少，由图3c可知，边缘的纳米片约为5层，层间距约为0.62 nm。M4纳米片不仅尺寸小，而且厚度较薄，在超声过程中很容易破裂，所以从图3d中可以观察到许多薄且小的纳米片，其层间距约为0.62 nm。图3 四种二硫化钼样品的透射电镜照片

图2 四种二硫化钼样品的XRD图谱图4为四种二硫化钼涂层表面的扫描电镜照片。M1涂层表面的二硫化钼片整体粒径较大，且大小不均，此外M1片厚度最厚，导致涂层表面覆盖的样品疏松且杂乱。M2涂层表面覆盖了一层较为均匀的二硫化钼纳米片，局部能观察到较大的颗粒，根据原始合成的样品结构可知，表面覆盖的二硫化钼片为组成M2微球的纳米片，局部的大颗粒为部分结构发生破坏的M2。由于M3特殊的微球结构，所以其涂层表面覆盖的样品较为疏松，颗粒的尺寸较为均匀。M2涂层与M3涂层表面形貌存在差异，主要是由于M2在喷涂前进行了研磨，导致组装在一起的二硫化钼纳米片发生了剥离，从而以纳米片的形式均匀地铺展在基底上。这说明在力的作用下，组装在一起的二硫化钼纳米片很容易发生剥离。由于M4尺寸最小，而且厚度最薄，更有利于样品的铺展，所以M4涂层表面覆盖了一层平整均匀的纳米片。

【参考文献】：
期刊论文
[1]二硫化钼固体干膜润滑涂层的性能对比研究[J]. 焦莎,于建政,刘燕,胡登科.  表面技术. 2018(05)



本文编号：3019657