納米尺度潤滑理論及應(yīng)用

目錄


第1章緒論1
11傳統(tǒng)潤滑原理2
12薄膜潤滑4
13納米尺度潤滑及其要求6
14納米尺度潤滑薄膜的特性7
141黏著和鍵合7
142材料和摩擦化學特性8
143耐磨性和自修復(fù)特性8
15薄膜組成9
16混合分子膜10
17分子在表面的沉積11
18磁記錄硬盤和微電子機械系統(tǒng)中的納米尺度潤滑12
181磁記錄硬盤的潤滑12
182微電子機械系統(tǒng)的潤滑12
19納米尺度潤滑薄膜的測試技術(shù)和理論研究方法13
110納米尺度潤滑研究的意義13
參考文獻14
第2章表面特性16
21液體表面16
211表面張力與表面自由能16
212Laplace公式與毛細現(xiàn)象18
22固體表面20
221固體的表面自由能和表面張力20
222固體表面結(jié)構(gòu)23
223表面結(jié)構(gòu)中的晶格缺陷24
23物理吸附30
231物理吸附與化學吸附30
232吸附膜的一般性質(zhì)31
233物理吸附的力32
234物理吸附理論33
24化學吸附34
241化學吸附與物理吸附的區(qū)別35
242化學吸附與脫附的動力學37
25潤濕現(xiàn)象38
251潤濕的類型38
252接觸角和Young方程41
253液體對固體表面的潤濕規(guī)律42
參考文獻43
第3章粗糙表面的表征和接觸力學44
31表面粗糙度的重要性45
311“粗糙”的含義45
312表面粗糙度在摩擦學中的影響46
32表面粗糙度表征48
321高度分布概率48
322RMS值和尺度相關(guān)性50
323分形技術(shù)51
324分形和非分形表面的一般技術(shù)58
33接觸點的尺寸分布59
331分形表面尺寸分布的觀測60
332任意表面尺寸分布的導數(shù)61
34粗糙表面接觸力學64
341GreenwoodWilliamson模型64
342MajumdarBhushan模型66
343分形和非分形表面的一般模型69
參考文獻70
第4章納米尺度下的摩擦72
41表面力72
411Derjaguin近似73
412靜電力73
413電動力75
414電磁力76
415液體力77
42黏著力78
421彈性連續(xù)接觸力學的黏著滯后78
422納米尺度接觸的黏著81
43納米尺度摩擦的能量耗散83
431針尖樣品系統(tǒng)的模擬84
432針尖和樣品的彈性86
433摩擦87
434橫向彈性和能量耗散89
44納米尺度下摩擦與速度的關(guān)系90
參考文獻92
第5章LB膜技術(shù)93
51LB膜的制備94
511LB膜的制備原理95
512制備槽的結(jié)構(gòu)95
513LB膜制備的影響因素96
514兩親分子的結(jié)構(gòu)特征100
515表面壓單分子占有面積的等溫曲線102
516LB膜的沉積方式105
517混合單分子膜110
518特殊材料的成膜技術(shù)110
52LB膜的熱穩(wěn)定性112
521有序無序轉(zhuǎn)變112
522單分子層解吸113
53LB膜的摩擦學特性113
531LB膜層數(shù)對摩擦系數(shù)和磨損壽命的影響113
532LB膜摩擦的各向異性和不對稱性114
533速度和載荷對LB膜摩擦行為的影響115
534外加電場對LB膜摩擦學特性的影響115
535基底對LB膜力學強度的影響117
536粒子復(fù)合LB膜的摩擦學特性118
參考文獻119
第6章自組裝技術(shù)120
61自組裝分子膜的制備121
611有機硅衍生物的自組裝單分子膜122
612有機硫化物在金屬和半導體基底上的自組裝分子膜129
613脂肪酸在金屬氧化物表面上的自組裝分子膜131
614硅表面烷基單層膜132
615多層自組裝分子膜133
62自組裝分子膜的熱穩(wěn)定性136
621氯化硅烷自組裝分子膜的熱穩(wěn)定性136
622有機硫化物自組裝分子膜的熱穩(wěn)定性137
623其他自組裝分子膜的熱穩(wěn)定性137
63自組裝分子膜的解吸機理138
64自組裝分子膜的摩擦學特性139
641烷烴自組裝分子膜的摩擦磨損特性139
642金表面烷基硫醇的摩擦特性140
643自組裝單分子膜對粗糙固體黏著和變形的影響141
644納米粒子對自組裝分子膜摩擦學特性的影響141
645液體環(huán)境下自組裝分子膜的摩擦特性142
參考文獻144
第7章納米尺度潤滑薄膜的測試分析技術(shù)146
71掃描隧道顯微鏡的基本原理147
72掃描力顯微鏡150
721與掃描力顯微鏡相關(guān)的力150
722原子力顯微鏡的基本原理151
723原子力顯微鏡工作模式154
724力距離曲線155
725摩擦力顯微鏡的基本原理157
73電子能譜法159
731X射線光電子能譜法159
732紫外光電子能譜法163
733俄歇電子能譜法164
參考文獻167
第8章納米尺度潤滑薄膜理論研究的計算機模擬技術(shù)168
81模擬基礎(chǔ)170
811勢函數(shù)170
812周期性邊界條件173
813溫度調(diào)節(jié)174
82蒙特卡羅法177
821基本思想177
822大數(shù)法則和中心極限定理179
823重要抽樣法180
83分子動力學方法182
831分子運動方程的數(shù)值求解183
832分子動力學模擬的基本步驟185
84計算機模擬在納米尺度潤滑膜特性研究中的應(yīng)用187
841蒙特卡羅法對潤滑劑在硬盤表面分散特性的模擬分析187
842分子動力學方法對硬盤表面潤滑膜性能的模擬分析188
參考文獻189
第9章硬盤磁記錄系統(tǒng)中的納米尺度潤滑技術(shù)191
91硬盤的加工工藝流程和薄膜硬盤的結(jié)構(gòu)193
92潤滑劑的分子結(jié)構(gòu)194
93磁記錄硬盤用潤滑劑的性質(zhì)195
931物理性質(zhì)195
932化學性質(zhì)196
94硬盤的潤滑196
941潤滑劑鍵合196
942潤滑劑的分散特性198
943潤滑劑的降解機理199
944添加劑的作用機理和影響203
945潤滑劑厚度變化的影響因素204
946潤滑劑的摩擦磨損特性205
95潤滑劑對磁記錄系統(tǒng)動力學特性的影響205
96硬盤磁記錄技術(shù)發(fā)展展望207
參考文獻207
第10章微電子機械系統(tǒng)中的納米摩擦學問題及潤滑技術(shù)211
101微電子機械系統(tǒng)的設(shè)計理論214
102與MEMS組裝和操作相關(guān)的典型摩擦學問題215
103微結(jié)構(gòu)材料217
104表面表征218
105表面力和靜摩擦機理分析219
1051固體橋220
1052毛細管力220
1053范德華力222
1054靜電力223
1055微凸體變形力223
1056微機械臨界剛度224
106表面改性方法225
1061微結(jié)構(gòu)撓曲225
1062表面形貌改性226
1063表面處理和涂層沉積228
1064自組裝單分子膜潤滑230
107微電子機械系統(tǒng)應(yīng)用展望232
參考文獻233