石墨烯/二氧化钛陶瓷薄膜的制备及其摩擦学性能研究
发布时间：2021-02-27 05:06
微机电系统（MEMS）体积小、质量轻、能耗低、集成度和智能化程度高,使其在生物医学、汽车电子、航空航天、信息通讯、自动控制、军事和工农业等方面具有广阔的应用前景。由于MEMS的摩擦副间隙尺寸常处于微纳米级别,其比表面积极大,导致与表面相关的摩擦力、粘性阻力和表面张力对微机电系统运行的影响尤为明显。为此,研究具有良好自润滑性能的薄膜对MEMS的发展具有重要作用。因此,有必要在MEMS硅基表面涂覆具有良好机械性能或化学活性/惰性的薄膜,如类金刚石碳膜涂层（DLC）、SiC、石墨烯/TiO2以及复合涂层等,以有效改善其物理和化学性质,提高其稳定性和寿命。石墨烯/TiO2陶瓷薄膜作为固体润滑保护膜具有良好的减摩、耐磨的作用。纳米薄膜的制备方法主要有溶胶-凝胶法、自组装法和分子束外延法等。通过研究发现,在MEMS的表面使用溶胶-凝胶法制备出单层或多层薄膜,可以在不降低其承载能力的情况下,显著降低其表面的摩擦系数,有望成为解决MEMS润滑问题的有效手段。基于以上背景和研究思路,本论文探讨了石墨烯/TiO2陶瓷薄膜的制备工艺,研究了陶...
【文章来源】：东华大学上海市 211工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：73 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
ABSTRACT
第一章 绪论
1.1 引言
1.2 二氧化钛简介
1.2.1 二氧化钛的晶体结构
1.2.2 二氧化钛的特性及其应用
1.2.3 二氧化钛薄膜的摩擦学性能研究
1.3 石墨烯简介
1.3.1 石墨烯的性能
1.3.2 石墨烯纳米薄膜的摩擦学性能
1.4 陶瓷薄膜的制备方法
1.5 发展前景
1.6 研究内容及研究方法
1.6.1 研究内容
1.6.2 研究方法
1.7 技术难点及创新点
1.7.1 技术难点
1.7.2 创新点
第二章 石墨烯/二氧化钛陶瓷薄膜的制备
2.1 实验原料和设备
2.2 样品的制备方法
2.2.1 石墨烯溶液的制备
2.2.2 石墨烯/二氧化钛溶胶制备
2.2.3 石墨烯/二氧化钛溶胶膜的制备及其热处理
2.3 样品的表征手段
2.4 摩擦学性能测试方法
2.5 本章小结
第三章 石墨烯/二氧化钛陶瓷薄膜的微观结构研究
3.1 引言
3.2 石墨烯/二氧化钛陶瓷薄膜的制备
3.3 结果与讨论
3.3.1 AFM对石墨烯形貌的表征
3.3.2 FESEM对样品形貌的表征
3.3.3 XRD对样品形貌的表征
3.3.4 UV-vis对样品的表征
3.3.5 Raman对样品的表征
3.4 本章小结
第四章 石墨烯/二氧化钛陶瓷薄膜的摩擦学性能研究
4.1 引言
4.2 实验过程
4.2.1 实验设备
4.2.2 实验方法
4.3 结果与讨论
4.3.1 石墨烯含量对石墨烯/二氧化钛陶瓷薄膜摩擦学性能的影响
4.3.2 膜层数对石墨烯/二氧化钛陶瓷薄膜摩擦学性能的影响
4.3.3 载荷对石墨烯/二氧化钛陶瓷薄膜的摩擦学性能影响
4.3.4 温度对石墨烯/二氧化钛陶瓷薄膜的摩擦学性能影响
4.3.5 摩擦速度对石墨烯/二氧化钛陶瓷薄膜的摩擦学性能影响
4.3.6 时间对石墨烯/二氧化钛陶瓷薄膜摩擦学性能的影响
4.3.7 石墨烯/二氧化钛陶瓷薄膜的耐磨性研究
4.4 本章小结
第五章 结论
参考文献
攻读硕士学位期间发表的研究成果
致谢
【参考文献】：
期刊论文
[1]改性纳米TiO2/SiO2作为润滑油添加剂的摩擦性能研究[J]. 梁超,陈文刚,冯少盛,王建飞. 广东化工. 2014(08)
[2]拉曼光谱在石墨烯结构表征中的应用[J]. 吴娟霞,徐华,张锦. 化学学报. 2014(03)
[3]石墨烯摩擦学及石墨烯基复合润滑材料的研究进展[J]. 蒲吉斌,王立平,薛群基. 摩擦学学报. 2014(01)
[4]锐钛矿相TiO2纳米纤维制备与摩擦学性能[J]. 刘琳,阴翔宇,张月,钱建华. 石油学报(石油加工). 2013(01)
[5]MoSx掺杂DLC薄膜的摩擦磨损行为Ⅰ:载荷的影响[J]. 赵飞,逄显娟,杜三明,刘敬超,牛永平,李红轩,张永振. 摩擦学学报. 2012(05)
[6]二氧化钛微球合成、表面修饰及摩擦学性能[J]. 钱建华,阴翔宇,张月,许家胜. 化工学报. 2012(06)
[7]Cu掺杂TiO2薄膜的摩擦学性能[J]. 晁闻柳,万勇,王云霞,刘长松. 物理化学学报. 2010(08)
[8]碳纳米管-TiO2杂化材料对聚糠醇涂层摩擦学性能的影响[J]. 门学虎,张招柱,杨进,王坤,姜葳. 中国表面工程. 2010(03)
[9]不同载荷下C/C复合材料往返式滑动摩擦行为[J]. 葛毅成,易茂中,涂欣达,彭可. 中南大学学报(自然科学版). 2010(01)
[10]摩擦速度对铜基摩擦材料摩擦磨损性能影响[J]. 韩晓明,高飞,宋宝韫,符蓉. 摩擦学学报. 2009(01)
本文编号：3053735
【文章来源】：东华大学上海市 211工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：73 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
ABSTRACT
第一章 绪论
1.1 引言
1.2 二氧化钛简介
1.2.1 二氧化钛的晶体结构
1.2.2 二氧化钛的特性及其应用
1.2.3 二氧化钛薄膜的摩擦学性能研究
1.3 石墨烯简介
1.3.1 石墨烯的性能
1.3.2 石墨烯纳米薄膜的摩擦学性能
1.4 陶瓷薄膜的制备方法
1.5 发展前景
1.6 研究内容及研究方法
1.6.1 研究内容
1.6.2 研究方法
1.7 技术难点及创新点
1.7.1 技术难点
1.7.2 创新点
第二章 石墨烯/二氧化钛陶瓷薄膜的制备
2.1 实验原料和设备
2.2 样品的制备方法
2.2.1 石墨烯溶液的制备
2.2.2 石墨烯/二氧化钛溶胶制备
2.2.3 石墨烯/二氧化钛溶胶膜的制备及其热处理
2.3 样品的表征手段
2.4 摩擦学性能测试方法
2.5 本章小结
第三章 石墨烯/二氧化钛陶瓷薄膜的微观结构研究
3.1 引言
3.2 石墨烯/二氧化钛陶瓷薄膜的制备
3.3 结果与讨论
3.3.1 AFM对石墨烯形貌的表征
3.3.2 FESEM对样品形貌的表征
3.3.3 XRD对样品形貌的表征
3.3.4 UV-vis对样品的表征
3.3.5 Raman对样品的表征
3.4 本章小结
第四章 石墨烯/二氧化钛陶瓷薄膜的摩擦学性能研究
4.1 引言
4.2 实验过程
4.2.1 实验设备
4.2.2 实验方法
4.3 结果与讨论
4.3.1 石墨烯含量对石墨烯/二氧化钛陶瓷薄膜摩擦学性能的影响
4.3.2 膜层数对石墨烯/二氧化钛陶瓷薄膜摩擦学性能的影响
4.3.3 载荷对石墨烯/二氧化钛陶瓷薄膜的摩擦学性能影响
4.3.4 温度对石墨烯/二氧化钛陶瓷薄膜的摩擦学性能影响
4.3.5 摩擦速度对石墨烯/二氧化钛陶瓷薄膜的摩擦学性能影响
4.3.6 时间对石墨烯/二氧化钛陶瓷薄膜摩擦学性能的影响
4.3.7 石墨烯/二氧化钛陶瓷薄膜的耐磨性研究
4.4 本章小结
第五章 结论
参考文献
攻读硕士学位期间发表的研究成果
致谢
【参考文献】：
期刊论文
[1]改性纳米TiO2/SiO2作为润滑油添加剂的摩擦性能研究[J]. 梁超,陈文刚,冯少盛,王建飞. 广东化工. 2014(08)
[2]拉曼光谱在石墨烯结构表征中的应用[J]. 吴娟霞,徐华,张锦. 化学学报. 2014(03)
[3]石墨烯摩擦学及石墨烯基复合润滑材料的研究进展[J]. 蒲吉斌,王立平,薛群基. 摩擦学学报. 2014(01)
[4]锐钛矿相TiO2纳米纤维制备与摩擦学性能[J]. 刘琳,阴翔宇,张月,钱建华. 石油学报(石油加工). 2013(01)
[5]MoSx掺杂DLC薄膜的摩擦磨损行为Ⅰ:载荷的影响[J]. 赵飞,逄显娟,杜三明,刘敬超,牛永平,李红轩,张永振. 摩擦学学报. 2012(05)
[6]二氧化钛微球合成、表面修饰及摩擦学性能[J]. 钱建华,阴翔宇,张月,许家胜. 化工学报. 2012(06)
[7]Cu掺杂TiO2薄膜的摩擦学性能[J]. 晁闻柳,万勇,王云霞,刘长松. 物理化学学报. 2010(08)
[8]碳纳米管-TiO2杂化材料对聚糠醇涂层摩擦学性能的影响[J]. 门学虎,张招柱,杨进,王坤,姜葳. 中国表面工程. 2010(03)
[9]不同载荷下C/C复合材料往返式滑动摩擦行为[J]. 葛毅成,易茂中,涂欣达,彭可. 中南大学学报(自然科学版). 2010(01)
[10]摩擦速度对铜基摩擦材料摩擦磨损性能影响[J]. 韩晓明,高飞,宋宝韫,符蓉. 摩擦学学报. 2009(01)
本文编号：3053735
本文链接：https://www.wllwen.com/kejilunwen/cailiaohuaxuelunwen/3053735.html
