氨基表面组装薄膜的构筑及其微观摩擦学特性.pdf

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1、2013年5月润滑与密封Mav2013第38卷第5期LUBRICATIONENGINEERINGVo1．38No．5DOI：10．3969／j．issn．0254—0150．2013．05．009氨基表面组装薄膜的构筑及其微观摩擦学特性乐册(兰州理工大学石油化工学院甘肃兰州730050)摘要：以二乙烯三胺基丙基三甲氧基硅烷(TA)作为分子底层，采用两步组装的方法在单晶硅基底表面制备一系列相同结构不同分子链长的自组装双层薄膜。利用椭圆偏光测厚仪、接触角测定仪、原子力显微镜(AFM)等对薄膜的形成及

2、微观摩擦力进行表征。研究结果表明，低表面能的疏水性末端基团有利于降低薄膜的摩擦力和摩擦因数；组装分子碳链长度的增加有助于形成有序性强和致密度高的组装薄膜，从而减小薄膜表面的摩擦力和摩擦因数。关键词：自组装膜；堆积密度；表面能；微观摩擦性能中图分类号：TH117文献标识码：A文章编号：0254—0150(2013)5—041—5Micro-tribologicalPropertiesofSelf-assemblyFilmsonAmide．modifiedSurfaceChenLi(Collegeo

3、fPetrochemicalTechnology，LanzhouUniversityofTechnology，LanzhouGansu730050，China)Abstract：Aseriesofamide·-containingself-assembledfilmswerepreparedonsing!e·-crystalsiliconsubstratesusingatwo-stepmethod．3一[2-(2-aminoethylamino)ethylamino]propyltrimetho

4、xysilane(TA)wasself-assembledonsiliconsur-facestoformthefirstlayer，andthentheamide—modifiedsurfacewasmodifiedwithanarrayofcarboxylicacidstoformthesecondlayerviasurfacecouplingreaction．Theformationandmicro-tribologicalpropertiesoftheseself-assembledfi

5、lmswerecharacterizedbymeansofellipsometry，contactanglemeasurementandatomicforcemicroscope(AFM)．Theresultsindicatethatthefilmswithhydrophobicterminalgroupspresentloweradhesionandfrictionforce，andthemoleculewithlongchainisbenefittoformmoredenselypacked

6、self-assemblyfilmswhichpossesslowerfrictionforceandfrictionalc0ef-ficient．Keywords：self-assemblyfilm；packingdensity；surfaceenergy；micro-tribologicalproperty自组装技术是从分子水平上实现材料表面改性的基或砜，可以在分子间形成氢键或偶极相互作用，有重要方法之一。由于制备方法简单，结构可控，通过利于提高整个分子薄膜的机械稳定性。灵活的分子设计和分子

7、剪裁可以获得具有特定分子结作为微器件表面的边界润滑薄膜，应具备如下特构和理化性能的薄膜，是有望解决微电子机械系统点：(1)牢固的膜基结合力和坚实的薄膜内部结构，(MEMS)中构件表面黏着和磨损问题的理想润滑体从而赋予组装膜良好的稳定性；(2)有序的疏水性系，因而在摩擦学领域倍受关注¨。自组装薄膜表面，能够有效降低表面黏着，赋予薄膜低摩擦力和的化学组成和内在结构，如组装分子的结构、分子链低摩擦因数。因此，如何提高自组装薄膜的稳定性、长、末端基团的类型等，是影响薄膜摩擦学性降低薄膜的表面能已成为设计

8、和制备自组装薄膜的出能的关键因素。通过在分子链中引入特定的官能团，发点。Clegg与其合作者’通过分子薄膜中多层可以增强分子间的相互作用力。如在烷基链中引入氨酰胺键的引入，极大地提高了组装薄膜的稳定性。通过在单晶硅基底表面制备含酰胺结构的组装薄膜，能够很大程度上提高组装膜的稳定性，从而赋予薄膜良基金项目：甘肃省自然科学基金项目(1112RJZA035)；兰州理工大学博士科研启动项目．好的减摩抗磨性能’¨。收稿日期：2012—11—06本文作者通过两步法制备了具有良好稳定性能及作者简介：陈丽(19