微米級超潤滑石墨接觸面的表征與分析

編號：CPJS06082

篇名：微米級超潤滑石墨接觸面的表征與分析

作者：史云勝 劉秉琦 楊興 董華來

關鍵詞： 超潤滑 石墨 微米級 表征

機構： 軍械工程學院電子與光學工程系 清華大學精密儀器系 清華大學 清華大學

摘要： 超潤滑可能是解決摩擦磨損問題的理想方案.目前已經能夠在大氣環(huán)境下實現(xiàn)基于石墨的微米尺度超潤滑,但石墨接觸面在超潤滑實現(xiàn)過程中的影響還需要深入研究.為此,本文用電子束曝光及反應離子刻蝕方法在高定向熱解石墨上加工出微米尺度的氧化硅/石墨方臺結構,并用鎢針尖推開方臺的上部獲得超潤滑的石墨接觸面.然后用原子力顯微鏡對多個石墨接觸面進行了形貌表征,并使用能譜儀及X射線光電子能譜對石墨接觸面的邊緣進行測試.研究發(fā)現(xiàn),高定向熱解石墨的多晶結構在接觸面的形成過程中有重要影響,能夠決定接觸面的質量進而決定超潤滑能否實現(xiàn).石墨接觸面的邊緣存在大量加工中引入的化學鍵及在大氣中吸附的物理鍵,這些鍵是推開石墨方臺形成接觸面時阻力的來源,并在接觸面發(fā)生相對滑動時表現(xiàn)為摩擦力.本文通過對具有微米尺寸的超潤滑石墨接觸面進行研究,明確了接觸面內部及邊緣影響超潤滑實現(xiàn)的規(guī)律,對大面積超潤滑的實現(xiàn)及應用能夠提供有益的幫助.