羧酸单分子层的摩擦化学反应和链长依赖性
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Abstract
羧酸作为动植物油脂中的主要活性成分,对金属有很强的亲和力,因而具有长久的润滑应用历史。目前,羧酸分子主要作为油性剂添加于润滑基础油中,在摩擦过程中起到改善边界润滑性能的作用。相较于羧酸分子的成熟应用,人们对其摩擦行为中的基本机理,包括对摩擦系数的分析预测、能量耗散和摩擦应力诱导下的化学分解,仍知之甚少。通过与Tysoe教授合作,利用超高真空摩擦及原位测试系统,分析了具有不同烷基链长的羧酸分子的摩擦系数及表面元素含量变化。针对碳、氧俄歇电子信号的分析表明不同链长对俄歇电子平均自由程的影响呈现指数关系。利用反射吸收红外光谱仪分析了羧酸分子在多晶铜表面的单分子层吸附转变行为,对应于链长对分子排列密度的影响。基于对Prandtl-Tomlinson模型的延申和修正,通过引入对应于不同链长的弹性系数,使其更接近于现实状况。结果表明新的模型能更好的拟合实验数据并对摩擦趋势进行准确预测。已发表的相关数据也支持这一模型进一步推广到微观摩擦领域。相关结果加深了对羧酸润滑行为的理解,有望作为普适理论模型分析具有类似含有极性基团与烷基长链结构的分子,也可指导润滑添加剂的分子设计。
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侯凯明
中国科学院兰州化学物理研究所

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侯凯明 中国科学院兰州化学物理研究所
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    2023

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  • Mar 20 2023

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