超滑现象及超薄膜润滑机理的分子动力学研究

发布时间：2020-04-10 04:35

【摘要】： 微电子机械系统以及纳米机械的迅速发展对于分子尺度下器件摩擦、润滑和磨损特性的研究提出了迫切的要求。因此从分子层面上研究摩擦的起源对于掌握摩擦的本质以及实现超滑零摩擦有着重要的意义。同时,模拟分析超薄膜流体的性质,寻找其与宏观连续体模型的联系与区别,对于未来微流管设计,建立微观流体的基础理论有一定的指导意义。 本文首先介绍纳米摩擦、润滑研究的计算机模拟工具-分子动力学,并对于本文固体、流体滑动过程的模拟给出了特别的说明。在此基础上,对干摩擦进行了模拟,根据模拟结果并结合Tomlinson模型,分析了在微观情况下,超滑现象的产生条件以及在低速时动摩擦力随滑动速度增加而增加的机理。然后,构建Couette流模型,用分子动力学模拟超薄膜润滑的边界条件,着重模拟了温度对于滑移长度的影响,结果显示:在固液作用势较强的情况下,滑移长度随着温度的增加而增加;在其较弱的情况下,随着温度的增加,滑移长度反而下降。对于这种现象,提出了滑移界面上下的层状有序化差异程度是导致滑移的主要原因。最后模拟了纳米轴承的流体动压润滑现象,结果表明:在低速滑移情况下,经过边界条件修正的雷诺方程仍然可以使用,润滑膜的承载量随着滑移速率的增加而增加;然而在高速下,雷诺方程失效。
【图文】：

(Super-lubricity)和超薄膜润滑(Ultra-Film Lubrication)的研究是纳米摩擦学的两个前言课题。1.1.1 超滑现象及在 MEMS、纳米机械中的应用背景随着纳米摩擦学和微电子机械系统(MEMS)研究的深入进行, 出现了各种新型纳米装置（图1-1）,超滑的研究近年来得到了广泛的重视。所谓“超滑”指的是在干接触条件下, 摩擦系数在0.01 以下的特殊固体润滑。这是一般固体润滑达不到的(工程中广泛使用的固体润滑剂如石墨、二硫化钼、聚四氟乙烯等摩擦系数均在0.1以上)。由于超滑的这一特点, 从而具有很高的应用价值, 特别是在减小MEMS及纳米设备的摩擦磨损、提高其性能和寿命方面, 超滑技术具有很强的应用背景。自从1988 年第一个微型静电马达诞生后，MEMS的研究受到了人们极大的关注, 发展也很快,图 1-1 新型纳米机械 (a) 纳米滑动轴承 (b) 由纳米碳管组成的纳米齿轮 (c) 纳米内存探头(b)(a) (c)1

第一章 绪论再次，由于器件的小型化，在模块上安装；最后，低造价的原则要求尽可能地采用热阻，，将会使热量主要聚集在基底材料上 70℃~80℃水平上每增加 1℃，器件的性能若继续按照Moore定律缩小芯片的尺寸并同此，微电子器件的冷却问题早在 80 年代中成工作任务，因此必须制造出更高性能的从而可能使得电路超过它的允许温度。为了流管散热。微流管散热器以一种相当简单过强制对流，这些电子部件产生的热量被降，这导致了热传递的对流阻抗的下降，
【学位授予单位】：东南大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2005
【分类号】：TH117.2

【引证文献】

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1 冯雪君;纳米磁性添加剂润滑油的改性研究[D];中国矿业大学;2009年

本文编号：2621759