超低载荷下亚微米聚苯乙烯球阵列摩擦性能的表面形貌依存性  

Topography-dependent Tribological Behavior of Sub-micron Polystyrene-sphere Arrays under Ultra Light Loads

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作  者:曲姣[1] 葛世荣[1,2] 

机构地区:[1]中国矿业大学机电工程学院摩擦学与可靠性工程研究所,江苏徐州221116 [2]中国矿业大学材料科学与工程学院,江苏徐州221116

出  处:《中国表面工程》2013年第2期92-96,共5页China Surface Engineering

基  金:国家重点基础研究发展计划(973计划)(2011CB707603)

摘  要:将尺寸均匀的亚微米聚苯乙烯球(Φ750nm)自组装排列于硅基板表面,形成具有不同表面形貌特征的单层阵列薄膜。研究发现基板表面的微球在载荷作用下可发生滚动,实现滑动摩擦向滚动摩擦的转变,从而明显减小摩擦力,且聚苯乙烯球自身的弹性变形也是摩擦力减小的重要因素。3种典型样品即密排球阵列、非密排球阵列和硅基板的摩擦性能呈现明显的表面形貌依存性。其中非密排球阵列呈现最佳摩擦性能,在1 200μN载荷下,非密排球阵列的摩擦因数为0.056,分别是密排球阵列和硅基板摩擦因数的73%和63%。In this work, the uniform sub-micron polystyrene spheres (750 nm in diameter) have been arrayed on the surface of a Si substrate to form a monolayer film with various topographies. The spheres on the sub- strate can significantly reduce the friction force, mainly due to their rolling and elastic deformation. The tribo logical behavior of the samples, including close-packed and non-close-packed sphere arrays and Si substrate, exhibits a significant topography-dependence. The non-close-packed arrays exhibit the best tribological per- formance, and its friction coefficient is 0. 056 at the load of 1 200μN, which is 73% and 630//00 that of close- packed arrays and Si substrate respectively.

关 键 词:滚动 微纳米摩擦 表面形貌 

分 类 号:TG174.46[金属学及工艺—金属表面处理] TG115.58[金属学及工艺—金属学]

 

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