等离子体沉积碳氟聚合物薄膜的纳米摩擦性能研究

利用原子力显微镜研究了感应等离子体刻蚀加工过程中单晶硅表面形成的不同厚度的碳氟聚合物薄膜的纳米摩擦特性，并针对几种不同的摩擦模式探讨了原子力显微镜探针在不同厚度的碳氟聚合物薄膜表面的摩擦行为．结果表明，同硅基体相比，聚合物薄膜的摩擦力信号明显较弱，薄膜的纳米摩擦特性同其厚度密切相关；碳氟聚合物薄膜在同Si3N4针尖接触过程中可向针尖表面转移，从而对针尖起修饰作用，以减轻微观摩擦磨损．     

摩擦学的进展与展望

对摩擦学近１０多年来在润滑与润滑剂和摩擦与磨损两个方面的进展作了综合介绍与评述，指出最引人注目的是采用扫描隧道显微镜、原子力显微镜和超薄膜干涉仪等先进仪器设备对边界润滑和边界膜进行原位研究，以及纳米摩擦学、陶瓷摩擦学、空间摩擦学、核反应系统摩擦学、微观摩擦学和表面工程等的发展与各种新型摩擦学材料的开发。同时，还对本世纪末和下世纪初摩擦学的发展前景作了展望，认为在摩擦学设计、新的摩擦学系统、特殊的摩     

微观摩擦学研究进展

早在十九世纪中叶就有人试图从原子、分子水平上揭示摩擦过程的本质，然而直到原子力显微镜和摩擦力显微镜问世之后的本世纪八十年代，学术界才明确提出了微观摩擦学这个概念。为了推动微观摩擦学的发展，对微观摩擦学的研究方法及其最新研究进展作了综合介绍与评述。微观摩擦学在基础研究方面首先是从边界润滑之研究提出的，而在应用方面则是从磁头－盘之润滑提出的；在研究方法上主要是原子力显微镜、ＬＢ膜技术、表面力装置、石英晶体微量天平、红外、电子能谱和计算机分子动力学模拟等。目前，微观摩擦学主要应用于高密度磁纪录介质的摩擦学研究，同时还应用于微型机械和大规模集成电路的制造，以及微观摩擦、粘着与磨损行为的基础研究等方面，除此以外，还简明地指出了今后微观摩擦学研究应当重视的若干问题。     

WS2纳米微粒LB膜的摩擦学性能研究

研究了铝基体上沉积的二十酸、二烷基二硫代磷酸及由其修饰的ＷＳ２纳米微粒ＬＢ膜的摩擦学性能，并且利用红外显微镜分析了ＬＢ膜在摩擦过程中的结构变化．结果表明：在给定的试验条件下，几种ＬＢ膜的摩擦系数都远比铝的０．７０～０．７６低，耐磨性能以二烷基二硫代磷酸修饰的ＷＳ２纳米微粒ＬＢ膜的最好，几乎比二十酸ＬＢ膜的高２０倍，这是由于ＷＳ２纳米微粒起着支承负荷作用的缘故；二烷基二硫代磷酸锌及由其修饰的ＷＳ２纳米微粒ＬＢ膜在摩擦过程中发生了向偶件表面的材料转移，同时在摩擦力的作用下膜发生了摩擦化学反应或变化     

2，5—二巯基—1，3，4—噻二唑—聚乙二醇共聚物纳米微粒的制备及其摩擦学行为

合成了大分子主链中含噻二唑环的共聚物纳米微粒，并用高分辨透射电子显微镜、傅立叶红外光谱仪和热分析系统等对该纳米微粒进行了表征，用MRSl—J型和MRS—10A型四球摩擦磨损试验机考察了共聚物纳米微粒作为高水基润滑添加剂的摩擦学性能．结果表明，该共聚物纳米微粒能分散于水中，且具有较好的极压抗磨性能．     

纳米复相陶瓷及其摩擦学研究进展

介绍了纳米复相陶瓷的结构和分类、制备方法和力学性能以及纳米复相陶瓷的强韧化机理,评述了纳米复相陶瓷的摩擦学研究进展,分析了影响纳米复相陶瓷摩擦磨损性能的主要因素,指出当前纳米复相陶瓷摩擦学研究领域存在的问题及有待于研究的课题.     

阳极氧化铝基体上非晶态碳纳米纤维阵列膜的微观组织及其摩擦性能

采用乙炔热分解法在多孔阳极氧化铝膜板上制备了定向生长的非晶态碳纳米纤维阵列膜，采用场发射扫描电子显微镜、激光Raman光谱仪和透射电子显微镜观察分析了阵列膜和非晶态碳纳米纤维的组织形态和微观结构，并采用原子力显微镜和环-块式摩擦磨损试验机考察了非晶态碳纳米纤维阵列膜的摩擦性能．结果表明：以经草酸溶液二次阳极氧化得到的有序多孔氧化铝薄膜作为模板，通过化学催化气相沉积可以获得分布均匀的非晶态碳纳米纤维阵列，这种定向非晶态碳纳米纤维阵列构成的表面膜摩擦力均匀，具有优良的自润滑作用．     

链长对离子液体纳米薄膜微/纳摩擦学性能的影响

采用浸渍－提拉法在单晶硅片表面成功制备了纳米厚度的具有不同烷基链长的离子液体超薄膜,系统考察了烷基链长对离子液体超薄膜微/纳摩擦学性能的影响。用Mettler热重分析仪测定了离子液体在氮气气氛条件下的热稳定性,采用多功能Ｘ射线光电子能谱分析了离子液体超薄膜表面的化学组分,并用接触角仪测定了其亲／疏水性质,薄膜的表面形貌、粘着和纳米摩擦学性质采用原子力显微镜进行了测定,采用微摩擦试验机评价了薄膜的微摩擦学性质。结果表明：离子液体的侧链烷基链长对其作为超薄膜的纳米摩擦学和粘着性质有重要的影响,随着烷基链长的增加,粘着力和纳米摩擦力大幅度降低,但对其微摩擦性能影响不大。同时根据试验结果提出了离子液体超薄膜减摩抗磨机理。     

链长对离子液体超薄膜微/纳摩擦学性能的影响

采用浸渍-提拉法在单晶硅片表面成功制备了纳米厚度的具有不同烷基链长的离子液体超薄膜,系统考察了烷基链长对离子液体超薄膜微/纳摩擦学性能的影响.用Mettler热重分析仪测定了离子液体在氮气气氛条件下的热稳定性,采用多功能X射线光电子能谱分析了离子液体超薄膜表面的化学组分,并用接触角仪测定了其亲/疏水性质,薄膜的表面形貌、黏着和纳米摩擦学性质采用原子力显微镜进行了测定,采用微摩擦试验机评价了薄膜的微摩擦学性质.结果表明:离子液体的侧链烷基链长对其作为超薄膜的纳米摩擦学和黏着性质有重要的影响,随着烷基链长的增加,黏着力和纳米摩擦力大幅度降低,但对其微摩擦性能影响不大.同时根据试验结果提出了离子液体超薄膜减摩抗磨机理.     

不同金属基体上MoS2纳米微粒LB膜摩擦学行为研究

研究了Ｃｕ、Ａｇ及Ａｕ等金属基体上二烷基二硫代磷酸修饰ＭｏＳ２纳米微粒ＬＢ膜的摩擦学性能,用红外显微镜分析ＬＢ膜在摩擦过程中的结构变化,用电子探针分析考察不同金属基体上ＬＢ膜的磨痕形貌．结果表明：ＤＤＰ修饰ＭｏＳ２纳米微粒ＬＢ膜可有效降低Ａｇ和Ｃｕ与ＧＣｒ１５钢对摩时的摩擦系数;该ＬＢ膜极易向对偶转移并在摩擦过程中发生摩擦化学变化,主要包括无序化转变及修饰剂的部分分解;无机纳米核起主要承载和抗磨作用．Ｃｕ基体上的ＬＢ膜耐磨寿命较Ａｇ基体上ＬＢ膜的耐磨寿命高１００倍,这主要因ＬＢ膜与Ａｇ基体的结合较弱．     

单晶硅表面稀土复合纳米膜的制备与摩擦特性

利用分子自组装技术,在单晶硅表面制备了稀土复合纳米自组装膜.运用原子力显微镜(AFM)观察了薄膜的表面形貌,使用X射线光电子能谱仪(XPS)分析了薄膜表面典型元素的化学状态,并运用静-动摩擦系数测定仪评价了薄膜的摩擦磨损性能.研究结果表明:通过硅烷偶联剂3-巯丙基三甲氧基硅烷(MPTS)的磺酸基化学吸附功能,稀土元素可以成功组装到氧化后的硅烷化表面.当组装稀土复合膜后,基片表面的摩擦系数由无膜时的0.8降到了0.08,表明复合膜可以降低基片的摩擦系数,并且在较低载荷下具有较好的耐磨性能.     

石墨氧化物分子沉积膜的制备及其摩擦学行为研究

采用分子沉积技术制备了石墨氧化物（GO）－聚二丙烯二甲铵（PDDA）多层超薄膜，用紫外和红外光谱对超薄膜的结构进行了分析，用原了力显微镜考察了薄膜的表面形貌及纳米摩擦学行为。结果表明：石墨氧化物分子沉积膜可以降低玻璃表面的摩擦系数；其摩擦系数随载荷增大而降低；该分子沉积薄膜良好的润滑性能归因于其较低的表面剪切强度。     

Sensitivity vector fields for atomic force microscopes

The application of the sensitivity vector fields (SVFs) for tip–sample interactions in the context of multi-mode tapping dynamics of atomic-force microscopes (AFM) is presented. SVFs represent a novel approach to accurately determine simultaneous parameter variations by exploiting the geometric features of observed chaotic dynamics. The paper also demonstrates that, in certain operating conditions, higher modes are essential to correctly predict the AFM dynamics, and they cannot be neglected. The accuracy of the SVF approach is discussed as applied to a multi-mode AFM model where mode shapes vary due to multiple parameter variations. The identifiability of various parameters based on SVF reconstruction is investigated. Several calibration issues for parameter reconstruction are observed and resolved by a specialized sample filtering and a novel correction factor.     

Advances in structural vibration control application of magneto-rheological visco-elastomer

Magneto-rheological visco-elastomer(MRVE)as a new smart material developed in recent years has several significant advantages over magneto-rheological liquid.The adjustability of structural dynamics to random environmental excitations is required in vibration control.MRVE can supply considerably adjustable damping and stiffness for structures,and the adjustment of dynamic properties is achieved only by applied magnetic fields with changeless structure design.Increasing researches on MRVE dynamic properties,modeling,and vibration control application are presented.Recent advances in MRVE dynamic properties and structural vibration control application including composite structural vibration mitigation under uniform magnetic fields,vibration response characteristics improvement through harmonic parameter distribution,and optimal bounded parametric control design based on the dynamical programming principle are reviewed.Relevant main methods and results introduced are beneficial to understanding and researches on MRVE application and development.     

微观摩擦磨损研究的新进展

随着纳米科学与技术的发展，微观摩擦学越来越受到人们的广泛重视，并且已经成为当前摩擦学研究中的相当活跃的前沿领域之一。研究表明，在超精密机械或微型机械中，微观尺度上的摩擦磨损在很大程度上决定着各相对运动部件能否产生运动，以及整个运动系统的性能和寿命，因此，研究微观摩擦磨损至关重要，其最终目的是实现零磨损，为了推动和加速微观摩擦磨损研究的开展，对近几年国内外微观摩擦磨损研究的新进展作了综述与讨论，介绍     

Planning and control of 3-D nano-manipulation

The use of atomic force microscope (AFM) as a nanomanipulator has been evolving for various kinds of nano-manipulation tasks. Due to the bow effect of the piezo scanner of the AFM, the AFM space is different from the Cartesian space. Traditional nanomanipulation based on AFM is only a 2-D operation and does not consider the bow effect of the piezotube. In this paper, different 3-D nanomanipulation tasks using AFM such as nanolithography, pushing and cutting have been discussed. 3-D path planning is performed directly in the AFM space and the 3-D paths are generated based on the 3-D topography information of the surface represented in the AFM space. This approach can avoid the mappings between the AFM space and Cartesian space in planning. By following the generated motion paths, the tip can either follow the topography of the surface or move across the surface by avoiding collision with bumps. Nanomanipulation using this method can be considered as the “true“ 3-D operations since the cantilever tip can be controlled to follow any desired 3-D trajectory within the range of AFM space. The experimental study shows the effectiveness of the planning and control scheme.     

多模态原子力显微术研究进展

材料纳米尺度的各种性能中，纳米力学性能是纳米材料和器件服役所需要保证的最基本性能。因此，发展可靠的定量化纳米力学测试技术就显得尤为关键。原子力显微镜(Atomic Force Microscope，AFM)作为纳米力学测试的重要平台，目前广泛应用于材料纳米尺度形貌和力学性能成像。作为原子力显微术的前沿应用模式之一，多模态原子力显微术通过同时激励探针的两个或多个振动模态对样品进行测试或成像，可实现对被测样品高分辨率、高灵敏度、定量化和无损的纳米力学快速成像及检测，具有极其广泛的应用前景。围绕多模态原子力显微术，首先介绍了多模态原子力显微术的基本成像原理和力学模型基础。随后，综述了多模态原子力显微术探针动力学以及成像技术相关研究的主要进展。然后，对多模态原子力显微术的几类典型应用进行了总结和评述。最后，对多模态原子力显微术未来可能的研究方向进行了展望。     

在我国开展工程湍流研究的设想

本文包括三部分:１）提出开展工程湍流研究的背景;２）工程湍流研究的特征和内容;３）开展工程湍流研究的设想,其中包括:ａ）湍流理论的概念鉴别和在工程中的应用,ｂ）湍流模式理论的应用和完善,ｃ）湍流测量和ｄ）湍流控制．