二维超顺磁胶体的摩擦特性研究
[Abstract]:With the improvement of technology and the development of mesoscopic physics, the friction properties of materials at mesoscopic scale, especially the interfacial friction properties of mesoscopic moving parts, have attracted extensive attention of experimental and theoretical researchers. In chapter 1, macroscopic friction, mesoscopic friction and atomic-molecular scale friction are summarized. In chapter 2, two typical superparamagnetic interfacial lubricating materials are briefly introduced. One is magnetorheological fluid (MRF). Active colloids have become a hot research topic in recent years. The study of their friction properties can help us realize the autonomous and controllable transport of active colloids at mesoscopic scale, and apply this mechanism to engineering applications, such as accurate diagnosis, drug delivery and microcomputer. In Chapter 3, using Langevin molecular dynamics, two superparamagnetic interfacial colloidal lubricating materials on disorderly pinned substrates were simulated by two-dimensional magnetorheological fluids and reactive magnetized colloids at mesoscopic scales. The effects of disorderly pinning strength, magnetic field strength and temperature on average friction and maximum friction were systematically studied. The influence of static friction is studied systematically. It is found that: (1) under weak pinning, the ordered structure (long chain in MRF system and islands in active magnetized colloid system) will appear in the system, and the average friction can be neglected, showing super-lubrication phenomenon; with the increase of pinning strength, the ordered structure of the system will be completely destroyed. (2) Higher magnetic field strength will cause the MRF system to remain super-lubricated under stronger pinning, whereas the reactive magnetized colloid system will remain super-lubricated on the contrary. (3) Higher temperature will also lead to super-lubrication, even in the case of strong pinning. It is found that: (1) the maximum static friction increases with the increase of the pinning strength of the substrate. The island-like ordered microstructure of the chain-like and active magnetized colloidal systems of the magnetorheological fluid system is gradually destroyed near the pinning point until they disappear. (2) The maximum static friction of the magnetorheological fluid system increases with the magnetic field. When the magnetic field increases to a certain strength, the maximum static friction almost does not change with the change of the magnetic field strength. At this time, a through chain appears near the nail removal point. With the further increase of the magnetic field strength, the maximum static friction decreases sharply. The maximum static friction of the active magnetized colloid system increases first and then decreases (i.e. peak effect) with the increase of magnetic field intensity. The island-like ordered structure of the system disappears gradually with the increase of magnetic field intensity near the nail removal point. With the increase of magnetic field intensity, the system gradually transforms from a plastic disordered structure to an ordered crystal structure. (3) With the increase of temperature, the maximum static friction decreases. When the temperature rises further, the ordered structure is destroyed, which is the result of the competition between the thermal fluctuation caused by temperature and disordered pinning. And provide theoretical guidance for mesoscopic controllable transportation.
【学位授予单位】:郑州大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2017
【分类号】:O648.1
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