摩擦與磨損在一切帶有運動部件的機械系統(tǒng)中幾乎是不可避免的,它們常常是造成能量損失、機械故障和效率低下的主要原因,降低宏觀機械運動界面間的摩擦磨損對能源節(jié)約具有重要的意義。為了減少摩擦的不利影響,人們試圖通過使用不同的固體或液體潤滑劑來改善摩擦表界面的配合狀態(tài),摩擦表界面的調(diào)控對整個摩擦學(xué)系統(tǒng)起著至關(guān)重要的作用,系統(tǒng)地認(rèn)識摩擦表界面結(jié)構(gòu)演化對從本質(zhì)上揭示材料摩擦學(xué)行為具有重要意義。本文基于聚晶金剛石（PCD）擁有微米級多晶的結(jié)構(gòu)特性進行研究,PCD在摩擦的過程中,微米級金剛石顆粒的解理伴隨著金剛石顆粒的剝落,并逐漸演變成納米金剛石以及納米層狀堆垛結(jié)構(gòu),為納米尺度下實現(xiàn)非公度接觸狀態(tài)提供了多微凸體的優(yōu)勢,是設(shè)計實現(xiàn)超低/超滑摩擦界面的理想材料。本文通過系統(tǒng)探究聚晶金剛石對磨陶瓷材料摩擦表界面的結(jié)構(gòu)演化機制,分析了金剛石顆粒向納米金剛石、納米層狀洋蔥碳以及石墨烯納米片層的演變,揭示了界面材料的結(jié)構(gòu)演化對聚晶金剛石摩擦學(xué)性能的影響。從本質(zhì)上認(rèn)識了聚晶金剛石與陶瓷材料界面間納米層狀材料以及納米顆粒在界面的形成對實現(xiàn)界面局部非公度接觸的作用,對實現(xiàn)穩(wěn)定的宏觀超滑具有重要意義。由于宏觀尺度超滑的實現(xiàn)... 

【文章來源】：中國地質(zhì)大學(xué)(北京)北京市 211工程院校 教育部直屬院校

【文章頁數(shù)】：137 頁

【學(xué)位級別】：博士

【部分圖文】：

結(jié)構(gòu)超滑模型（Emilyetal.2019）

第 1 章 緒論面納米結(jié)構(gòu)，主要是摩擦反應(yīng)層的形成。這種實現(xiàn)降低摩擦的納米結(jié)構(gòu)的生大程度上取決于接觸力學(xué)和配副材料，這些發(fā)現(xiàn)使得能夠更有效地操縱超滑實現(xiàn)并開發(fā)具有魯棒性能的超低摩擦界面。該研究證實了界面納米結(jié)構(gòu)的形實現(xiàn)宏觀超滑具有重要的作用，因此，實現(xiàn)宏觀尺度超滑性的一種新策略是觸界面中引入多個可移動、自由旋轉(zhuǎn)的石墨烯薄片（如圖 1-3 所示）（Wijn e011）。納米石墨烯片層結(jié)構(gòu)在摩擦界面的引入，是增加摩擦滑動中的非公度形成的重要方法。同時，石墨烯的層間易剪切性能，也是其減摩性能優(yōu)異的原因。由于石墨烯納米片在摩擦表界面的添加，同時也隔絕了兩配副材料的接觸對磨，進一步降低了摩擦表界面的能量耗散。

圖 1-3 通過嵌入隨機定向石墨烯薄片觸點實現(xiàn)超滑性（Wijn et al, 2011）Fig. 1-3 Superlubricity is achieved by embedding random directional graphene sheet con(Wijn et al, 2011)綜上可知，在減摩耐磨的研究中，摩擦表界面的結(jié)構(gòu)設(shè)計以及界面二維引入，對整體的摩擦學(xué)性能起到重要的影響。同時，在摩擦滑動過程中，界面的結(jié)構(gòu)演化對摩擦學(xué)性能的演變起到至關(guān)重要的作用。因此，認(rèn)識摩面的結(jié)構(gòu)演化對提出降低能量耗散的方案具有重要意義�；诖�，我們發(fā)現(xiàn)摩擦界面十分復(fù)雜，涉及到材料的相變過程、摩擦化、材料的去除、界面的化學(xué)成鍵/斷裂/及重組。這對摩擦狀態(tài)的演變產(chǎn)生影響，對認(rèn)識和合理設(shè)計超低或超滑狀態(tài)至關(guān)重要。另外，對于結(jié)構(gòu)超滑的條件較為苛刻，如絕對干凈的剛性表面以及測試環(huán)境的影響，如真空環(huán)保證潔凈的界面無污染物的引入，這對保證穩(wěn)定的非公度接觸至關(guān)重要。

【參考文獻】：
期刊論文
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博士論文
[1]石墨烯納米界面摩擦行為的分子動力學(xué)研究[D]. 汪安樂.西南交通大學(xué) 2016

碩士論文
[1]基于AFM探針設(shè)計實現(xiàn)納米級單點接觸下超低摩擦系數(shù)測量[D]. 李斌.西南交通大學(xué) 2017
[2]缺陷和基底對石墨烯摩擦性能影響的分子動力學(xué)研究[D]. 李志翔.東南大學(xué) 2016
[3]石墨烯摩擦性質(zhì)研究[D]. 廖旭.電子科技大學(xué) 2011



本文編號：3537312