石墨烯类添加剂在单晶硅表面的微摩擦学行为研究

发布时间：2022-12-09 04:49

　　硅材料由于自身优异的特点,近年来在光电器件及微纳器件上得到了广泛的应用,但其在应用场合上产生的摩擦、磨损、黏附等问题也引起了人们的重视。为了减轻硅的摩擦磨损,本文以石墨烯及氧化石墨烯作为添加剂,在单晶硅试件表面进行微摩擦学行为试验,结合分子动力学分析,探究石墨烯类添加剂在单晶硅表面的减磨润滑作用。根据石墨烯类添加剂在单晶硅表面的微摩擦学行为试验研究,选用了UMT-2微摩擦试验台进行摩擦磨损试验。基于试验台的测试原理和试件的安装方式,设计了直径为3 mm的圆形单晶硅上试件和15?10 mm的方形单晶硅下试件,并采用DRIE方法对试件的织构进行了微米量级的加工。依据润滑液的自身特性及与单晶硅表面的浸润性能,选用二甲基硅油作为试验的基础液,同时选用了相关的试验材料和试验设备。基于分子动力学模拟的方法,研究了石墨烯以及氧化石墨烯作为二甲基硅油添加剂在硅表面间的运动剪切行为。讨论了模拟润滑体系的速度分布与温度分布,发现润滑液分子与单晶硅表面产生了很强的吸附作用。分析了润滑体系的剪切应力,发现石墨烯及氧化石墨烯作为二甲基硅油添加剂均能减小体系的剪切应力。讨论了温度及压强对润滑体系剪切应力的影响,结... 

【文章页数】：90 页

【学位级别】：硕士

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致谢
摘要
abstract
变量注释表
1 绪论
    1.1 选题背景及意义
    1.2 国内外研究现状
    1.3 主要研究内容
    1.4 本章总结
2 试件设计与试验材料选用
    2.1 微摩擦试验台的选用
    2.2 其它设备的选用
    2.3 试件的设计与加工
    2.4 试验材料的选用
    2.5 本章总结
3 石墨烯类添加剂在单晶硅表面润滑性能的分子动力学模拟
    3.1 分子动力学模拟简介
    3.2 分子动力学模拟润滑体系的现状
    3.3 分子动力学模拟的原理
    3.4 分子动力学模型的建立
    3.5 模拟条件的选择
    3.6 模拟结果讨论与分析
    3.7 其他条件对润滑性能影响模拟
    3.8 本章总结
4 石墨烯添加剂在单晶硅表面的微摩擦试验研究
    4.1 试验方案设计
    4.2 润滑液的配置
    4.3 不同质量分数的摩擦试验
    4.4 不同织构试件的摩擦试验
    4.5 不同往复运动速度的摩擦试验
    4.6 不同施加载荷的摩擦试验
    4.7 石墨烯作为添加剂的润滑机理总结
    4.8 本章总结
5 氧化石墨烯添加剂在单晶硅表面的微摩擦试验研究
    5.1 试验方案设计
    5.2 润滑液的配置
    5.3 不同质量分数的摩擦试验
    5.4 不同织构试件的摩擦试验
    5.5 不同往复运动速度的摩擦试验
    5.6 不同施加载荷的摩擦试验
    5.7 氧化石墨作为添加剂的润滑机理总结
    5.8 本章总结
6 总结与展望
    6.1 本文主要总结
    6.2 相关展望
参考文献
作者简历
学位论文数据集



本文编号：3714857