稀土改性碳纳米管复合薄膜在单晶硅上的摩擦磨损性能研究

"这篇论文是2009年发表于《上海交通大学学报》上的科研成果，主要研究了在单晶硅表面通过稀土改性碳纳米管自组装形成复合薄膜的摩擦磨损性能。作者通过接触角测定仪、扫描电子显微镜和X射线光电子能谱仪对薄膜的结构和组成进行了分析，并利用UMT-2MT型摩擦磨损试验机评估了其性能。研究发现，这种复合薄膜能够在氧化的硅烷化表面稳定组装，且具有出色的摩擦磨损特性，摩擦系数约为0.10~0.12，随着载荷和滑动速度的增加而减小，显示出良好的耐磨性和摩擦稳定性，预示着在微机械表面改性领域有广阔的应用潜力。关键词包括稀土、碳纳米管、自组装复合薄膜和摩擦磨损性能。" 这篇论文探讨的核心知识点包括： 1. **稀土改性碳纳米管**：稀土元素因其独特的电子结构，能够改变碳纳米管的表面性质，提高其与基底的结合力和稳定性。 2. **自组装技术**：这是一种分子级别的构造方法，通过分子间的相互作用自发形成有序结构。在这里，稀土改性的碳纳米管能够在单晶硅表面自组装成复合薄膜。 3. **复合薄膜**：这种薄膜由氧化的硅烷化表面和稀土改性碳纳米管构成，具有独特的物理和化学性质，如优异的摩擦磨损性能。 4. **表面分析技术**：接触角测定仪用于研究薄膜的润湿性，扫描电子显微镜（SEM）用于观察薄膜的微观形貌，X射线光电子能谱仪（XPS）则用于分析薄膜的化学成分。 5. **摩擦磨损性能测试**：使用UMT-2MT型摩擦磨损试验机来模拟实际工作条件下的摩擦磨损情况，评估薄膜的耐磨性和摩擦稳定性。 6. **摩擦系数**：作为衡量材料摩擦特性的关键参数，文中指出复合薄膜的摩擦系数在0.10~0.12之间，随载荷和滑动速度增加而降低，显示了优良的摩擦性能。 7. **应用前景**：由于其优越的性能，这种复合薄膜在微机械制造中的表面改性应用具有很大潜力，可能为微电子设备和精密机械部件的性能提升提供新的解决方案。 这篇研究展示了稀土元素在改善碳纳米管性能和实现高性能薄膜方面的重要作用，为纳米材料在微纳尺度下的摩擦学应用提供了新的思路。