針對微機(jī)電系統(tǒng)（MEMS）器件由于尺寸減小而引發(fā)的表面力（黏著、摩擦等）問題,疏水/超疏水表面具有低表面自由能的特性,將材料表面制備疏水/超疏水的工藝用于微納器件設(shè)備中,有望解決低載荷下界面的摩擦、磨損及潤滑等問題。傳統(tǒng)的MEMS材料為硅及其化合物,而隨著金屬材料在MEMS器件中的應(yīng)用逐漸廣泛,必須考慮金屬材料由于高的化學(xué)活性而引發(fā)的腐蝕失效。在研究疏水/超疏水表面對金屬材料摩擦學(xué)性能影響時,探討疏水/超疏水表面對金屬材料表面腐蝕性能的影響對延長器件的使用壽命有著重要的意義。本文從微機(jī)電系統(tǒng)傳統(tǒng)材料單晶硅、以及新型的Nd Fe B及潛在的鎂合金出發(fā),以表面疏水化改性為前提,通過有機(jī)鍍膜、自組裝、電鍍、化學(xué)鍍等方法在所用材料表面制備出疏水/超疏水薄膜,探究表面浸潤性對耐腐蝕性能和摩擦學(xué)特性的影響機(jī)制。主要得到如下結(jié)論:（1）將化學(xué)鍍技術(shù)與有機(jī)鍍膜技術(shù)結(jié)合,在單晶Si基體上先制備Ni-P薄膜后進(jìn)一步獲得Ni-P-ATP復(fù)合膜。Si基體經(jīng)Ni-P修飾及Ni-P-ATP修飾后,表面接觸角由Si基體的23.2°分別增加到67.9°及119.7°,表面自由能由基體的67.46 m J/m2分別下降... 

【文章來源】：華南理工大學(xué)廣東省 211工程院校 985工程院校 教育部直屬院校

【文章頁數(shù)】：143 頁

【學(xué)位級別】：博士

【文章目錄】：
摘要
Abstract
第一章 緒論
    1.1 微機(jī)電系統(tǒng)
        1.1.1 微機(jī)電系統(tǒng)概述
        1.1.2 材料及應(yīng)用瓶頸
    1.2 有機(jī)薄膜材料的微摩擦學(xué)性能研究現(xiàn)狀
        1.2.1 LB潤滑膜
        1.2.2 自組裝分子膜
        1.2.3 有機(jī)鍍膜技術(shù)
        1.2.4 展望
    1.3 疏水/超疏水表面研究現(xiàn)狀
        1.3.1 固體表面浸潤性
        1.3.2 疏水/超疏水理論
        1.3.3 超疏水表面的制備方法
        1.3.4 超疏水表面的應(yīng)用
        1.3.5 超疏水表面的展望
    1.4 研究背景、內(nèi)容、目的及意義
        1.4.1 研究背景
        1.4.2 研究目的及意義
        1.4.3 研究內(nèi)容
    1.5 課題來源
第二章 實(shí)驗(yàn)材料、儀器及測試方法
    2.1 實(shí)驗(yàn)材料
        2.1.1 基體材料
        2.1.2 實(shí)驗(yàn)試劑
    2.2 實(shí)驗(yàn)儀器及測試方法
        2.2.1 表面接觸角及表面自由能
        2.2.2 表面形貌觀測
        2.2.3 成分分析
        2.2.4 薄膜膜厚
        2.2.5 摩擦學(xué)性能
        2.2.6 腐蝕性能
第三章 單晶Si表面Ni-P-ATP復(fù)合膜的制備及摩擦學(xué)性能研究
    3.1 前言
    3.2 實(shí)驗(yàn)部分
        3.2.1 實(shí)驗(yàn)材料及前處理
        3.2.2 化學(xué)鍍鎳法制備Ni-P涂層
        3.2.3 Ni-P-ATP復(fù)合膜的制備
        3.2.4 測試方法及條件
    3.3 結(jié)果與討論
        3.3.1 沉積時間對Ni-P薄膜性能的影響
        3.3.2 Ni-P-ATP復(fù)合膜的制備與分析
        3.3.3 Ni-P-ATP表面的納米黏著性能
        3.3.4 Ni-P-ATP表面的摩擦學(xué)性能
    3.4 本章小結(jié)
第四章 NdFe B永磁體表面ATP薄膜的制備及功能特性研究
    4.1 前言
    4.2 實(shí)驗(yàn)部分
        4.2.1 實(shí)驗(yàn)材料及試劑
        4.2.2 ATP薄膜的制備
        4.2.3 ATP薄膜的表征方法
    4.3 結(jié)果與討論
        4.3.1 電化學(xué)反應(yīng)過程
        4.3.2 ATP薄膜表面形貌及浸潤性
        4.3.3 ATP薄膜成膜機(jī)理分析
        4.3.4 ATP薄膜的耐腐蝕性能
        4.3.5 ATP薄膜的摩擦學(xué)性能
    4.4 本章小結(jié)
第五章 NdFe B永磁體表面TES-ATP有機(jī)納米復(fù)合膜的制備及摩擦學(xué)性能研究
    5.1 前言
    5.2 實(shí)驗(yàn)部分
        5.2.1 實(shí)驗(yàn)材料
        5.2.2 TES自組裝分子膜的制備
        5.2.3 TES-ATP有機(jī)復(fù)合膜的制備
        5.2.4 測試方法及手段
    5.3 結(jié)果與討論
        5.3.1 TES-ATP復(fù)合膜的電化學(xué)反應(yīng)過程
        5.3.2 TES-ATP有機(jī)復(fù)合膜的結(jié)構(gòu)分析
        5.3.3 TES-ATP有機(jī)復(fù)合膜的成膜機(jī)理
        5.3.4 TES-ATP有機(jī)復(fù)合膜的膜厚及表面浸潤性
        5.3.5 薄膜的摩擦學(xué)性能
    5.4 本章小結(jié)
第六章 Mg-Mn-Ce鎂合金表面疏水性有機(jī)薄膜的制備及納米摩擦學(xué)性能研究
    6.1 前言
    6.2 實(shí)驗(yàn)部分
        6.2.1 實(shí)驗(yàn)材料及前處理
        6.2.2 自組裝分子膜技術(shù)制備OTS薄膜
        6.2.3 有機(jī)鍍膜法制備STN薄膜
        6.2.4 測試方法及表征
    6.3 結(jié)果與討論
        6.3.1 處理時間對STN薄膜與OTS薄膜浸潤性的影響
        6.3.2 STN薄膜與OTS薄膜的成膜機(jī)理
        6.3.3 表面成分及形貌對浸潤性的影響
        6.3.4 OTS和STN薄膜的納米黏著機(jī)制
        6.3.5 OTS和STN薄膜的納米摩擦行為
    6.4 本章小結(jié)
第七章Mg-Mn-Ce鎂合金表面一步法制備超疏水表面及耐腐蝕性能研究
    7.1 前言
    7.2 實(shí)驗(yàn)部分
        7.2.1 實(shí)驗(yàn)材料及前處理
        7.2.2 電沉積過程
        7.2.3 測試方法
    7.3 結(jié)果與討論
        7.3.1 沉積電壓和時間對表面形貌及浸潤性的影響
        7.3.2 超疏水現(xiàn)象形成機(jī)制分析
        7.3.3 超疏水表面成膜機(jī)理分析
        7.3.4 超疏水表面穩(wěn)定性及自清潔
        7.3.5 超疏水表面的耐腐蝕行為
    7.4 本章小結(jié)
結(jié)論
    一、主要研究結(jié)論
    二、創(chuàng)新點(diǎn)
    三、后續(xù)工作的建議
參考文獻(xiàn)
攻讀博士學(xué)位期間取得的研究成果
致謝
附件


【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
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[2]燒結(jié)型NdFeB永磁體表面有機(jī)納米復(fù)合膜的制備及性能[J]. 劉秦,康志新,方剛.  物理化學(xué)學(xué)報(bào). 2013(04)
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[4]仿生超疏水性表面的最新應(yīng)用研究[J]. 陳鈺,徐建生,郭志光.  化學(xué)進(jìn)展. 2012(05)
[5]銅表面高疏水薄膜的制備及摩擦學(xué)性能的研究[J]. 王中乾,萬勇,楊椒燕,許楨,蒲吉斌.  摩擦學(xué)學(xué)報(bào). 2012(01)
[6]Ti-6Al-4V鈦合金表面疏水性復(fù)合膜的制備及其微摩擦磨損性能[J]. 方剛,劉秦,康志新,王芳.  摩擦學(xué)學(xué)報(bào). 2011(06)
[7]陽極氧化法快速制備低粗糙度鋁基體硬超疏水表面(英文)[J]. 徐文驥,宋金龍,孫晶,陸遙.  硅酸鹽學(xué)報(bào). 2011(11)
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博士論文
[1]超疏水性納米界面材料的制備及研究[D]. 金美花.吉林大學(xué) 2004

碩士論文
[1]超疏水改性和劇塑性變形鎂合金的耐腐蝕性能研究[D]. 侯文婷.華南理工大學(xué) 2013
[2]鎂合金微弧氧化與有機(jī)鍍膜的復(fù)合表面改性及復(fù)合膜功能特性研究[D]. 賴曉明.華南理工大學(xué) 2011
[3]鎂合金和單晶硅表面納米有機(jī)薄膜的制備及功能特性研究[D]. 劉應(yīng)輝.華南理工大學(xué) 2011



本文編號：3257925