非晶態(tài)聚合物的摩擦行為與微觀機(jī)理.pdf

1、聚合物材料近年來被廣泛應(yīng)用于航空航天、微電子等領(lǐng)域。在廣泛應(yīng)用的過程中,發(fā)現(xiàn)其表面的耐磨性成為制約其發(fā)展的關(guān)鍵因素。因此對聚合物摩擦行為、表層微觀結(jié)構(gòu)及表層微觀結(jié)構(gòu)與摩擦行為之間的關(guān)系的研究尤為重要。
　　本文采用珠簧模型,應(yīng)用大規(guī)模分子動力學(xué)方法,模擬了錐形探頭與非晶態(tài)聚合物薄膜基體的接觸過程和滑動摩擦過程,研究了非晶態(tài)聚合物的接觸行為和滑動摩擦行為,分析了聚合物微觀結(jié)構(gòu)在滑動摩擦過程中的演變,闡釋了聚合物摩擦行為與分子機(jī)理。本

2、文的主要研究內(nèi)容如下:
　　①通過模擬聚合物熔融—冷卻過程,制備了兩種不同分子量的非晶態(tài)聚合物玻璃態(tài)和橡膠態(tài)結(jié)構(gòu)。通過分析計算降溫過程中的膜厚變化,得到了薄膜基體的玻璃化轉(zhuǎn)變溫度。制備探頭模型,并詳細(xì)介紹模擬探頭與非晶態(tài)聚合物薄膜基體接觸過程和滑動摩擦過程中所涉及參數(shù)的設(shè)置。
　?、谘芯苛颂筋^與基體之間為排斥或吸引作用、載荷、滑動速度、溫度和基體分子鏈長度等因素對聚合物的接觸行為和摩擦行為的影響。模擬得到的載荷—壓入深度曲線

3、和摩擦力—載荷曲線表明,排斥作用下,壓入深度和摩擦力均與載荷呈線性關(guān)系;粘著作用下,壓入深度與載荷則表現(xiàn)出超線性關(guān)系。通過直觀觀察分析滑動摩擦過程中的原子構(gòu)型發(fā)現(xiàn),較排斥作用,粘著作用下,基體表面幾層單體不僅會在探頭滑動前方堆疊,而且還會粘附在探頭側(cè)表面上。
　?、弁ㄟ^改變探頭與基體間為排斥作用或吸引作用、載荷、滑動速度、溫度和基體分子鏈的長度,計算了聚合物基體表層分子鏈的鍵取向和鏈構(gòu)象,研究了在上述條件下非晶態(tài)聚合物表層微觀結(jié)構(gòu)