具有低表面自由能疏水/超疏水有机纳米薄膜的设计、制备及微摩擦学性能研究

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项目介绍
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基本信息

  • 批准号：
    51075151
  • 项目类别：
    面上项目
  • 资助金额：
    40.0万
  • 负责人：
    康志新
  • 依托单位：
    华南理工大学
  • 学科分类：
    E0505.机械摩擦学与表面技术
  • 结题年份：
    2013
  • 批准年份：
    2010
  • 项目状态：
    已结题
  • 起止时间：
    2011-01-01 至2013-12-31

项目摘要

研究具有低表面自由能疏水/超疏水有机纳米薄膜的设计及微摩擦学特性，重点是直接在金属/非金属材料（Al、Cu、Ni、镁合金、DLC、Si等）表面设计制备具有低表面自由能的疏水/超疏水优质纳米薄膜，研究表面疏水/超疏水有机纳米薄膜的微摩擦学机理，以期提供解决在MEMS/NEMS微纳器件中金属/非金属材料表面的粘着、摩擦、磨损及润滑等问题的方法。研究内容包括：设计并合成含氟功能基团的三氮杂嗪双硫醇类有机物；利用所开发设计的有机镀膜方法，在金属/非金属表面直接制备具有低表面自由能的纳米薄膜；通过该纳米薄膜使金属/非金属材料表面具有疏水/超疏水功能特性，并揭示其微摩擦学特性；研究低表面自由能、疏水/超疏水性能与其微摩擦磨损特性之间的内在关系，并分析薄膜的厚度、分子量、极性、色散力、表面微观结构、粘着力等对薄膜微摩擦学性能的影响，为微纳器件摩擦磨损问题提供一种成本低廉、工艺简便、高效的解决方法。

结项摘要

本项目研究了具有低表面自由能疏水/超疏水有机纳米薄膜的设计及微摩擦学特性，直接在金属/非金属材料（硅、钛、钕铁硼、镁合金、钛合金等）表面设计制备了具有低表面自由能的疏水/超疏水优质纳米薄膜，并研究了该表面疏水/超疏水有机纳米薄膜的微摩擦学机理。研究内容包括：设计并合成含氟功能基团的三氮杂嗪双硫醇类有机物；利用开发的有机镀膜方法，在金属/非金属材料表面直接制备具有低表面自由能的纳米薄膜；通过该纳米薄膜使金属/非金属材料表面具有疏水/超疏水功能特性，并揭示其微摩擦学特性；研究低表面自由能、疏水/超疏水性能与其微摩擦磨损特性之间的内在关系，为微纳器件摩擦磨损问题提供一种成本低廉、工艺简便、高效的解决方法。. 在Ti-6Al-4V钛合金表面制备了含氟的疏水纳米薄膜ATP，利用自组装分子膜技术在钛合金表面制备了硅烷类疏水纳米薄膜TES，结合两种技术优势实现了复合薄膜TES-ATP的制备，利用化学刻蚀与有机镀膜技术制备了超疏水纳米薄膜。往复摩擦实验表明，在50 mN恒载荷下，Ti-6Al-4V基底表面摩擦系数为0.50，ATP薄膜表面摩擦系数为0.19，抗磨时效为21 s；TES薄膜表面摩擦系数为0.23，抗磨时效为30 s；TES-ATP薄膜表面摩擦系数为0.17，薄膜抗磨时效为220 s；超疏水薄膜表面摩擦系数为0.21，抗磨时效为200 s。TES-ATP薄膜具有最低的表面摩擦系数和最长耐磨寿命，超疏水薄膜摩擦学性能其次，ATP薄膜和TES薄膜均能降低基底摩擦系数，但抗磨性能欠佳。. 采用自组装方法在硅基底表面制备了自组装单分子膜TES，经自组装后硅片摩擦系数从硅基底的0.494下降到0.102，在载荷100 mN下的耐磨寿命为130次往复滑动，经过300次循环后薄膜才完全失效。. 此外，本项目还在钕铁硼表面制备了TES-ATP复合膜，镁合金表面制备了STN和OTS纳米薄膜，均显著降低了基底的表面自由能，实现了疏水化，提高了摩擦性能；在镁合金上结合微弧氧化和有机镀膜技术制备了新型超疏水薄膜；在纯钛上结合热氧化和自组装技术制备了耐磨耐蚀的超疏水薄膜。

项目成果

期刊论文数量（9）
专著数量（0）
科研奖励数量（0）
会议论文数量（6）
专利数量（2）
Preparation and micro-tribological property of hydrophilic self-assembled monolayer on single crystal silicon surface
单晶硅表面亲水自组装单层膜的制备及其微观摩擦学性能
  • DOI：
    10.1016/j.wear.2013.03.026
  • 发表时间：
    2013-06
  • 期刊：
    Wear
  • 影响因子：
    5
  • 作者：
    Zhixin Kang;Qin Liu;Yinghui Liu
  • 通讯作者：
    Yinghui Liu
A facile approach to fabricate a stable superhydrophobic film with switchable water adhesion on titanium surface
一种在钛表面制备具有可切换水附着力的稳定超疏水薄膜的简便方法
  • DOI：
    10.1016/j.surfcoat.2013.11.047
  • 发表时间：
    2014-01-25
  • 期刊：
    SURFACE & COATINGS TECHNOLOGY
  • 影响因子：
    5.4
  • 作者：
    Guo, Mingjie;Kang, Zhixin;Zhang, Junyi
  • 通讯作者：
    Zhang, Junyi
Ti-6Al-4V钛合金表面疏水性复合膜的制备及其微摩擦磨损性能
  • DOI：
    --
  • 发表时间：
    2011
  • 期刊：
    摩擦学学报
  • 影响因子：
    --
  • 作者：
    方刚;刘秦;康志新;王芳
  • 通讯作者：
    王芳
Fabrication of hydrophobic/super-hydrophobic nanofilms on magnesium alloys by polymer plating
聚合物电镀在镁合金上制备疏水/超疏水纳米薄膜
  • DOI：
    10.1016/j.tsf.2011.06.076
  • 发表时间：
    2011-11-01
  • 期刊：
    THIN SOLID FILMS
  • 影响因子：
    2.1
  • 作者：
    Kang, Zhixin;Lai, Xiaoming;Li, Yuanyuan
  • 通讯作者：
    Li, Yuanyuan
热氧化法制备超疏水Ti表面及其耐腐蚀性
  • DOI：
    --
  • 发表时间：
    2013
  • 期刊：
    金属学报
  • 影响因子：
    --
  • 作者：
    康志新;郭明杰
  • 通讯作者：
    郭明杰

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其他文献

铜表面有机镀膜及薄膜性能研究
  • DOI：
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    --
  • 期刊：
    功能材料
  • 影响因子：
    --
  • 作者：
    李元元;叶奇;康志新
  • 通讯作者：
    康志新
具有不同浸润性功能有机表面薄膜的制备
  • DOI：
    --
  • 发表时间：
    --
  • 期刊：
    功能材料
  • 影响因子：
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  • 作者：
    桑静;康志新;李元元
  • 通讯作者：
    李元元

其他文献

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康志新的其他基金

磁场作用下高介电常数纳米有机表面膜的成膜机理研究
  • 批准号：
    50673028
  • 批准年份：
    2006
  • 资助金额：
    28.0 万元
  • 项目类别：
    面上项目

相似国自然基金

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课题项目：调控A型流感病毒诱导IFN-β表达的机制研究

AI项目摘要：

本研究聚焦于TRIM2蛋白在A型流感病毒诱导的IFN-β表达中的调控机制。A型流感病毒是全球性健康问题，其感染可导致严重的呼吸道疾病。IFN-β作为关键的抗病毒因子，其表达水平对抗病毒防御至关重要。然而，TRIM2如何调控IFN-β的表达尚未明确。本研究假设TRIM2通过与病毒RNA或宿主因子相互作用，影响IFN-β的产生。我们将采用分子生物学、细胞生物学和免疫学方法，探索TRIM2与A型流感病毒诱导IFN-β表达的关系。预期结果将揭示TRIM2在抗病毒免疫反应中的作用，为开发新的抗病毒策略提供理论基础。该研究对理解宿主抗病毒机制具有重要科学意义，并可能对临床治疗流感病毒感染提供新的视角。

AI项目思路：

科学问题：TRIM2如何调控A型流感病毒诱导的IFN-β表达？
前期研究：已有研究表明TRIM2参与抗病毒反应，但其具体机制尚不明确。
研究创新点：本研究将深入探讨TRIM2在IFN-β表达中的直接作用机制。
技术路线：包括病毒学、分子生物学、细胞培养和免疫检测技术。
关键技术：TRIM2与病毒RNA的相互作用分析，IFN-β启动子活性检测。
实验模型：使用A型流感病毒感染的细胞模型进行研究。

AI技术路线图

        graph TD
          A[研究起始] --> B[文献回顾与假设提出]
          B --> C[实验设计与方法学准备]
          C --> D[A型流感病毒感染模型建立]
          D --> E[TRIM2与病毒RNA相互作用分析]
          E --> F[TRIM2对IFN-β启动子活性的影响]
          F --> G[IFN-β表达水平测定]
          G --> H[TRIM2功能丧失与获得研究]
          H --> I[数据收集与分析]
          I --> J[结果解释与科学验证]
          J --> K[研究结论与未来方向]
          K --> L[研究结束]
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