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有机分子超薄膜的结构对摩擦的影响

张兆慧 韩奎 曹娟 王帆 杨丽娟

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有机分子超薄膜的结构对摩擦的影响

张兆慧, 韩奎, 曹娟, 王帆, 杨丽娟

The influence of the structure of the organic ultra-film on friction

Zhang Zhao-Hui, Han Kui, Cao Juan, Wang Fan, Yang Li-Juan
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  • 采用分子动力学方法, 模拟了由脂肪酸CnH2n+1COOH}和C17H31COOH (n=12,13,14,15,16,17)组成的混合单层Langmuir-Blodgett(LB)膜间的摩擦特性, 探究了膜结构的变化对超薄膜的摩擦的影响. 结果显示. 在滑动过程中, 随着n的增加, 膜内分子的运动受到邻近分子的约束逐渐增加, 膜结构的稳定性也逐渐增加, 其剪切压逐渐减小, n=17时的剪切压最小. 在两单层膜之间无氢键形成; 而混合膜内的分子之间形成的氢键是单层膜结构稳定的主要因素, 其n=16时形成的氢键最稳定, 但全部由相同C17H31COOH分子组成的单层膜的滑动效果最好. 分子的弯曲形变能对剪切压影响非常小.
    Molecular dynamics simulation is used to study the friction of mixed Langmuir-Blodgett film composed of hydrocarboxylic acid (CnH2n+1COOH, n=12,13,14,15,16,17) and the C17H31COOH, in order to investigate the influence of the structure on friction. The results show that the restiction of long chain molecules by the neighbor molecules increases and the monolayers become more steady as n increases, while the shear pressure between the monolayers decreases and reaches a minimum when n=17. The hydrogen-bond formed in the mixed monolayers is the main reason why the monolayers become more steady, espatially,the hydrogen-bonds are most steady when n=16, but the monolayer composed that just of C17H31COOH molecules has the best sliding effect; there is no hydrogen-bond between the two monolayers. The shear pressure is hardly affected by the molecular deformation.
    • 基金项目: 中央高校基本科研业务费专项资金(批准号: 2010LKWL05)和宿迁学院科技基金(批准号: 2010KY43)资助的课题.
    • Funds: Project supported by the Fundamental Research Funds for the Central Universities (Grant No. 2010LKWL05) and the Science Foundation of SuQian College (Grant No. 2010KY43 ).
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出版历程
  • 收稿日期:  2011-02-22
  • 修回日期:  2011-05-24
  • 刊出日期:  2012-01-05

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