OTS自组装膜在单晶硅上的摩擦性能探究

"项东虎和朱亚波的研究探讨了在单晶硅基底上通过高分子自组装法制备OTS(十八烷基三氯硅烷)膜的过程及其对摩擦性能的影响。该研究受到中央高校基本科研业务费专项资金、江苏省自然科学基金以及中国矿业大学实验室开放基金的资助。文章指出OTS分子层具有低表面能和憎水特性，其性能取决于覆盖时间。通过分子自组装技术在硅表面形成OTS膜，并使用UMT-2M型微摩擦磨损试验机测试其摩擦特性。实验结果显示，OTS膜的摩擦系数在自组装时间较短时接近未处理状态（约0.6），但当沉积时间超过6小时，摩擦系数显著降低至0.1到0.2之间。此外，OTS膜赋予硅表面良好的疏水性和耐磨性，从而提升了硅材料的微观摩擦磨损性能，有望成为微机构表面改性的理想选择。" 该研究的关键知识点包括： 1. 自组装技术：这是在单晶硅表面形成OTS分子层的主要方法。自组装是指分子在界面上自发组织成有序结构的过程，这里用于制备单分子层膜。 2. 十八烷基三氯硅烷(OTS)：OTS是一种有机硅化合物，其一端是疏水的烷基链，另一端是可与硅基底反应的氯硅烷基团。在硅表面自组装形成憎水性膜。 3. 摩擦性能：研究关注OTS膜对硅表面摩擦性能的影响。摩擦系数是衡量这种影响的重要参数，它反映了两个相对滑动表面之间的阻力。 4. 覆盖时间的影响：OTS膜的性质与覆盖时间密切相关，较短的沉积时间可能导致摩擦系数较高，而足够长的沉积时间则能显著降低摩擦系数。 5. 宏观摩擦特性测试：使用UMT-2M型微摩擦磨损试验机进行测试，这种设备可以模拟实际工况，评估材料的摩擦和磨损性能。 6. 疏水性和耐磨性：OTS膜赋予硅表面的这两个特性是其在微机电系统等领域潜在应用的基础，它们有助于减少表面的黏附和提高耐久性。 7. 微观摩擦磨损性能：OTS膜的使用显著改善了硅材料在微观尺度下的摩擦和磨损性能，这对于微机械组件和精密器件的性能至关重要。 8. 应用前景：OTS自组装膜有望成为微机构表面改性的重要材料，可以提升微系统部件的性能和寿命。