论文部分内容阅读
纳米TiO2和Cu2S作为重要的无机功能材料，有稳定的化学性质、优良的光电性能、光催化特性和光致亲水性等特点，引起了人们的广泛关注，但对于他们摩擦学性能的研究仍显单薄，许多工作需要深入。本论文尝试采用几种不同的液相法在材料表面沉积TiO2和Cu2S薄膜。研究工作包括:利用溶胶-凝胶法在普通载玻片表面上制备金属钒掺杂TiO2薄膜;利用溶胶-凝胶法结合水热后处理技术在铜表面制备TiO2薄膜;利用液相沉积法在304不锈钢表面上制备TiO2薄膜;利用水热法在铜表面制备Cu2S薄膜;并采用扫描电子显微镜(SEM)、X射线衍射(XRD)、原子力显微镜(AFM)、轮廓仪、电化学工作站、摩擦磨损试验机(UMT)等对TiO2薄膜和Cu2S薄膜的表面形貌、晶体结构、疏水性、减摩耐磨特性以及耐蚀性进行表征，重点考察了薄膜在摩擦学方面上的性能。得到以下的结果: (1)采用溶胶-凝胶法在普通载玻片玻璃表面上制备含有不同浓度金属钒(Ⅴ)的掺杂TiO2薄膜，实验结果表明，掺杂的TiO2薄膜比未掺杂的TiO2薄膜具有更好的减摩和耐磨性能，特别是5％V掺杂的TiO2薄膜具有最高的接触角和最低的表面能，因而具有最佳的摩擦磨损性能。 (2)采用溶胶-凝胶法并结合水热处理技术在铜表面制备TiO2薄膜，发现薄膜表面结构更加致密，避免了采用传统焙烧工艺时由于基底和TiO2薄膜的热膨胀系数不同产生的微裂纹，并在表面观察到Ti4O7相的存在。实验结果表明，与相同温度下焙烧处理得到的TiO2薄膜相比，水热后处理得到的薄膜较摩擦系数更低，耐磨寿命更长，同时在3.5％NaCl溶液中也具有更好的耐蚀性能。 (3)采用液相沉积法在304不锈钢表面制备TiO2薄膜，并研究了TiO2薄膜在干摩擦下、纯水及3.5％NaCl溶液润滑下的摩擦磨损性能。实验中发现，在干摩擦及纯水和3.5％NaCl溶液润滑下，利用此方法制备的TiO2薄膜可起到了一定的减摩耐磨性能。 (4)采用水热法在铜表面制备具有微纳米结构的Cu2S薄膜，重点考察了表面活性剂十六烷基三甲基溴化铵(CTAB)对铜表面Cu2S薄膜的润湿性和摩擦学性能的影响。研究发现，随着CTAB含量的增加，Cu2S薄膜的接触角逐渐降低，表面能逐渐增大，但耐磨减摩性能逐渐降低。当S∶CTAB的摩尔含量之比等于1∶1时，合成的Cu2S微纳米薄膜的疏水性和耐磨减摩性能最好。