本文關(guān)鍵詞：仿生六邊形微凸起織構(gòu)的摩擦學(xué)特性研究，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：在研究摩擦學(xué)的歷程中，自然界的非光滑表面給了我們很多啟示。樹蛙足掌致密的六邊形微凸起結(jié)構(gòu)，是其能夠穩(wěn)穩(wěn)地停在潮濕的樹皮和礫石表面而不滑脫的主要原因之一。樹蛙等生物體表可以認為是廣義的軟材料，而橡膠等軟材料在當(dāng)今工業(yè)生產(chǎn)中得到日益廣泛的應(yīng)用。從仿生學(xué)的角度出發(fā)，在軟材料上加工出類似動物表面具有特殊功能的表面，實現(xiàn)高摩擦、高黏附、控制摩擦的增大或減小，意義非凡。 本文以聚二甲基硅氧烷(PDMS)作為試件材料，采用光刻—轉(zhuǎn)印工藝在盤狀PDMS表面加工出不同參數(shù)的六邊形微凸起織構(gòu)，以銷盤式摩擦磨損試驗機研究了PDMS/PDMS、鋼球/PDMS摩擦副在不同潤滑狀態(tài)下時，PDMS表面六邊形微凸起織構(gòu)的作用效果，并探討了織構(gòu)的潤滑機理。本文獲得的結(jié)論主要有： 1.干摩擦條件下，PDMS表面的粘著、彈性形變和粘滯作用發(fā)揮重要作用，摩擦因數(shù)隨著滑動速度的增加而不斷上升，且具有高面積密度、小直徑的織構(gòu)具有更好的減摩作用。 2.采用甲基硅油為潤滑劑時，，摩擦副隨滑動速度增大從混合潤滑狀態(tài)逐漸步入流體動壓潤滑狀態(tài)。在混合潤滑階段六邊形微凸起織構(gòu)表現(xiàn)出增摩效果，且高面積密度的織構(gòu)增摩效果更佳；流體動壓潤滑狀態(tài)時PDMS表面的摩擦因數(shù)與潤滑劑本身的粘度直接相關(guān)，織構(gòu)的作用減弱，控制摩擦的作用比較局限。 3.水潤滑條件下，PDMS/PDMS摩擦副主要處于邊界潤滑狀態(tài)和混合潤滑狀態(tài)，六邊形微凸起織構(gòu)在低速時減摩，而在高速時六邊形微凸起周圍的溝槽排水迅速，形成吸附效應(yīng)提升增摩效果，其中高面積密度、大直徑的織構(gòu)增摩效果更為顯著，符合樹蛙足掌結(jié)構(gòu)的特殊性能。鋼球/PDMS摩擦副在水潤滑試驗時，主要處于邊界潤滑和混合潤滑狀態(tài)，中速時織構(gòu)的增摩作用顯著，而高速時呈現(xiàn)出進入流體動壓潤滑狀態(tài)的趨勢。 本文通過試驗研究了PDMS/PDMS和鋼球/PDMS摩擦副中六邊形微凸起織構(gòu)在PDMS表面的作用，探討了不同潤滑狀態(tài)下該織構(gòu)作用機理，同時證實了樹蛙足掌的六邊形結(jié)構(gòu)是其特殊摩擦學(xué)性能的原因，為控制、利用軟材料表面以及軟材料的應(yīng)用提供了依據(jù)。
【關(guān)鍵詞】：表面織構(gòu) 聚二甲基硅氧烷(PDMS) 六邊形 微凸起 摩擦
【學(xué)位授予單位】：南京航空航天大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2013
【分類號】：TH117
【目錄】：

• 摘要5-6
• Abstract6-12
• 第一章 緒論12-20
• 1.1 引言12
• 1.2 表面織構(gòu)技術(shù)12-15
• 1.2.1 自然界的啟示12-13
• 1.2.2 表面織構(gòu)技術(shù)的應(yīng)用13-15
• 1.3 軟材料摩擦學(xué)的相關(guān)研究15-18
• 1.3.1 生物體表的多邊形結(jié)構(gòu)15-16
• 1.3.2 硅橡膠材料的摩擦學(xué)研究16-18
• 1.4 課題的來源與意義18
• 1.5 全文概覽18-20
• 第二章 試件制備和試驗設(shè)計20-32
• 2.1 試件設(shè)計20-28
• 2.1.1 材料的選擇20-21
• 2.1.2 織構(gòu)幾何參數(shù)的設(shè)計21-23
• 2.1.3 織構(gòu)化試件的制備23-28
• 2.2 試驗設(shè)計28-31
• 2.2.1 試驗方案28-29
• 2.2.2 上試件和滑動速度的選定29
• 2.2.3 載荷條件和潤滑劑的選定29-31
• 2.2.4 表面粘附力測試31
• 2.3 本章小結(jié)31-32
• 第三章 六邊形微凸起織構(gòu)在 PDMS/PDMS 摩擦副中的摩擦學(xué)特性32-51
• 3.1 干摩擦條件下六邊形微凸起織構(gòu)的摩擦學(xué)特性32-40
• 3.1.1 1N 載荷下六邊形微凸起織構(gòu)的作用效果32-35
• 3.1.2 2N 載荷下六邊形微凸起織構(gòu)的作用效果35-38
• 3.1.3 干摩擦條件下六邊形微凸起織構(gòu)的作用機理38-40
• 3.2 水潤滑條件下六邊形微凸起織構(gòu)的摩擦學(xué)特性40-47
• 3.2.1 1N 載荷下六邊形微凸起織構(gòu)的作用效果40-43
• 3.2.2 2N 載荷下六邊形微凸起織構(gòu)的作用效果43-46
• 3.2.3 水潤滑條件下六邊形微凸起織構(gòu)的作用機理46-47
• 3.3 甲基硅油潤滑條件下六邊形微凸起織構(gòu)的摩擦學(xué)特性47-50
• 3.3.1 甲基硅油潤滑條件下六邊形微凸起織構(gòu)的作用效果47-49
• 3.3.2 甲基硅油潤滑下六邊形微凸起織構(gòu)的作用機理49-50
• 3.4 本章小結(jié)50-51
• 第四章 六邊形微凸起織構(gòu)在鋼球/PDMS 摩擦副中的摩擦學(xué)特性51-72
• 4.1 干摩擦條件下六邊形微凸起織構(gòu)的摩擦學(xué)特性51-59
• 4.1.1 1N 載荷下六邊形微凸起織構(gòu)的作用效果51-54
• 4.1.2 2N 載荷下六邊形微凸起織構(gòu)的作用效果54-57
• 4.1.3 干摩擦條件下六邊形微凸起織構(gòu)的作用機理57-59
• 4.2 水潤滑條件下六邊形微凸起織構(gòu)的摩擦學(xué)特性59-67
• 4.2.1 1N 載荷下六邊形微凸起織構(gòu)的作用效果59-63
• 4.2.2 2N 載荷下六邊形微凸起織構(gòu)的作用效果63-66
• 4.2.3 水潤滑條件下六邊形微凸起織構(gòu)的作用機理66-67
• 4.3 甲基硅油潤滑條件下六邊形微凸起織構(gòu)的摩擦學(xué)特性67-70
• 4.3.1 甲基硅油潤滑條件下六邊形微凸起織構(gòu)的作用效果67-69
• 4.3.2 甲基硅油潤滑下六邊形微凸起織構(gòu)的作用機理69-70
• 4.4 本章小結(jié)70-72
• 第五章 織構(gòu)化 PDMS 表面的其他摩擦學(xué)性能72-78
• 5.1 PDMS 表面粘附力測試72
• 5.2 織構(gòu)化 PDMS 表面的 Stribeck 曲線72-76
• 5.2.1 無織構(gòu) PDMS 表面的 Stribeck 曲線73-74
• 5.2.2 表面織構(gòu)對 Stribeck 曲線的影響74-76
• 5.3 本章小結(jié)76-78
• 第六章 總結(jié)與展望78-81
• 6.1 全文總結(jié)78-79
• 6.2 工作展望79-81
• 參考文獻81-85
• 致謝85-86
• 在學(xué)期間的研究成果及發(fā)表的學(xué)術(shù)論文86

【參考文獻】

中國期刊全文數(shù)據(jù)庫 前4條

1 程紅,孫久榮,李建橋,任露泉;臭蜣螂體壁表面結(jié)構(gòu)及其與減粘脫附功能的關(guān)系[J];昆蟲學(xué)報;2002年02期

2 姜亮;馬國亮;王曉雷;;PDMS表面織構(gòu)潤滑特性的研究[J];摩擦學(xué)學(xué)報;2010年03期

3 張立軍;徐飛;王小博;;汽車刮水器摩擦引起的噪聲特性試驗分析[J];同濟大學(xué)學(xué)報(自然科學(xué)版);2010年07期

4 孫久榮;戴振東;;非光滑表面仿生學(xué)(Ⅰ)[J];自然科學(xué)進展;2008年03期

  本文關(guān)鍵詞：仿生六邊形微凸起織構(gòu)的摩擦學(xué)特性研究，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

本文編號：382117