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硅氮薄膜的摩擦性能与其表面能的相关性
  • ISSN号:1001-9731
  • 期刊名称:《功能材料》
  • 时间:0
  • 分类:TB43[一般工业技术]
  • 作者机构:[1]华南理工大学国家人体组织功能重建工程技术研究中心,广州510640, [2]西南交通大学先进材料技术教育部重点实验室,成都610031
  • 相关基金:国家重点基础研究发展计划(973计划)资助项目(2012CB619100);国家自然科学基金联合基金资助项目(U0834003);广东省重大科技专项资助项目(2010A080407008)
中文摘要:

采用非平衡磁控溅射沉积技术,在钴合金表面制备了一系列硅氮薄膜。借助接触角、原子力显微镜考察了离子轰击能量对硅氮薄膜表面形貌和能态的影响;并在不同的测试环境中对薄膜摩擦学性能进行了研究。结果表明,通过调整离子轰击能量,能影响薄膜的表面润湿性,改善薄膜的摩擦学性能。随基体负偏压的提高,色散分量对薄膜表面能的贡献提高,薄膜的亲水性提高;大气环境下,薄膜与SiC球的摩擦系数维持在0.4-0.6之间,湿环境下,薄膜的摩擦系数大幅下降,稳定在0.18左右。硅氮薄膜是一类具有两性分子特性的功能材料,表现出良好的湿环境摩擦学性能,是一类极具潜力的人工关节生物机械保护薄膜。

英文摘要:

A systematic study on the preparation and properties of silicon-nitride (Si-N)films under varying dif-ferent substrate bias voltage was carried out on the matrix of Co-Cr-Mo alloy by direct current unbalanced mag-netron sputtering techniques.With the increase in the substrate bias voltage from 50 to 200 V,the ratio of polar component and dispersion component of the films surface energy decreases from 0.5 to 0.25,the surface tension between solid surface of the Si-N films and water has increased rapidly.The films showed high hardness and e-lastic modulus at 100 V,while the state of samples between sputtering and the control for Si,Ar,and N plas-ma reached to equilibrium at 150 V to grow slow and dense.The lowest mean steady-state friction coefficient of 0.18 was obtained for the Si-N/SiC tribo-pair in FBS,and that in ambient air is approximately 0.5.The as-de-posited Si-N films are amphipathic nature,the Si-N films showed good tribological properties in wet environ-ment,and the friction coefficient fell sharply in fetal bovine serum.So it is a kind of potential water medium lu-brication of biological machinery membrane layer.

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期刊信息
  • 《功能材料》
  • 北大核心期刊(2011版)
  • 主管单位:重庆材料研究院
  • 主办单位:重庆材料研究院
  • 主编:黄伯云
  • 地址:重庆北碚区蔡家工业园嘉德大道8号
  • 邮编:400707
  • 邮箱:gnclwb@126.com
  • 电话:023-68264739
  • 国际标准刊号:ISSN:1001-9731
  • 国内统一刊号:ISSN:50-1099/TH
  • 邮发代号:78-6
  • 获奖情况:
  • 2008、2011年连续获中国精品科技期刊,2010获重庆市双十佳期刊
  • 国内外数据库收录:
  • 美国化学文摘(网络版),荷兰文摘与引文数据库,美国工程索引,日本日本科学技术振兴机构数据库,中国中国科技核心期刊,中国北大核心期刊(2004版),中国北大核心期刊(2008版),中国北大核心期刊(2011版),中国北大核心期刊(2014版),英国英国皇家化学学会文摘,中国北大核心期刊(2000版)
  • 被引量:30166