Nội dung được dịch bởi AI, chỉ mang tính chất tham khảo
So sánh đo lực ma sát sử dụng kính hiển vi lực nguyên tử và thiết bị lực bề mặt: vấn đề thang đo
Tóm tắt
Kết quả đo lực bên được trình bày thông qua việc sử dụng kính hiển vi lực nguyên tử (AFM) và thiết bị lực bề mặt (SFA). Hai loại đầu dò khác nhau được sử dụng trong các phép đo AFM: một đầu silicone nitride nhọn (bán kính R≈20 nm) và một quả cầu thủy tinh (R≈15 μm). Lực bên được đo giữa đầu dò (silicon nitride hoặc thủy tinh) và một bề mặt mica đã được phủ một lớp phim bôi trơn mỏng. Trong SFA, một lớp phim bôi trơn mỏng tách biệt hai bề mặt mica mịn màng về mặt phân tử (R≈1 cm) đang trượt tương đối với nhau. Perfluoropolyether (PFPE) và polydimethylsiloxane (PDMS) được sử dụng làm phim bôi trơn. Trong SFA, nơi mà đường kính tiếp xúc là lớn nhất, lớp phim PFPE cho thấy lực ma sát thấp hơn nhiều so với PDMS. Khi kích thước của đầu dò giảm, sự khác biệt trong lực ma sát đo được cũng giảm đi. Đối với các đầu AFM nhọn, không thể phân biệt rõ ràng giữa các tính chất tribological của các lớp phim. Do đó, hệ số ma sát đo được thay đổi theo thang đo chiều dài được khảo sát, ít nhất là với các kích thước nhỏ.
Từ khóa
#Kính hiển vi lực nguyên tử #thiết bị lực bề mặt #lực ma sát #phim bôi trơn #perfluoropolyether #polydimethylsiloxaneTài liệu tham khảo
F.P. Bowden and D. Tabor, The Friction and Lubrication of Solids (Claredon Press, Oxford, 1964).
I.L. Singer and H.M. Pollock, eds., Fundamentals of Friction: Macroscopic and Microscopic Processes, Vol. 220, NATO ASI Ser. E, Appl. Sci. (Kluwer Academic, Dordrecht, 1992).
J.N. Israelachvili, A.M. Homola and P.M. McGuiggan, Science 240 (1988) 189.
M.L. Gee, P.M. McGuiggan, J.N. Israelachvili and A.M. Homola, J. Chem. Phys. 93 (1990) 1895.
P.A. Thompson and M.O. Robbins, Science 253 (1991) 916.
S. Granick, Science 252 (1991) 1374.
J.N. Israelachvili and D. Tabor, Wear 24 (1973) 386.
C.M. Mate, Phys. Rev. Lett. 68 (1992) 3323.
N.A. Burnham, A.J. Kulik, F. Oulevey, C. Mayencourt, D. Gourdon, E. Dupas and G. Gremaud, in: Micro/Nanotribology and its Applications (Kluwer Academic, Boston, 1997).
R.M. Overney, L. Guo, H. Totsuka, M. Rafailovich, J. Sokolov and S.A. Schwarz, Mater. Res. Soc. Symp. Proc. 464 (1997) 133.
Y. Liu, D.F. Evans, Q. Song and D.W. Grainger, Langmuir 12 (1996) 1235.
R.W. Carpick and M. Salmeron, Chem. Rev. 97 (1997) 1163.
R.G. Horn, D.T. Smith and W. Haller, Chem. Phys. Lett. 162 (1989) 404.
S. Steinberg, W. Ducker, G. Vigil, C. Hyukjin, C. Grank, W. Tseng, D.R. Clarke and J.N. Israelachvili, Science 260 (1993) 656.
R.G. Horn, D.R. Clarke and M.T. Clarkson, J. Mater. Res. 3 (1988) 413.
W.A. Ducker, T.J. Senden and R.M. Pashley, Nature 353 (1991) 239.
H. Yoshizawa, Y.L. Chen and J. Israelachvili, J. Phys. Chem. 97 (1993) 4128.
D.F. Ogletree, R.W. Carpick and M. Salmeron, Rev. Sci. Instrum. 67 (1996) 3299.
J.N. Israelachvili and G.E. Adams, J. Chem. Soc. Faraday Trans I 74 (1978) 975.
A.W. Adamson, Physical Chemistry of Surfaces (Wiley, New York, 1976).
G.S. Blackman, C.M. Mate and M.R. Philpott, Phys. Rev. Lett. 65 (1990) 2270.
R.C. Weast, ed., CRC Handbook of Chemistry and Physics (CRC Press, Boca Raton, FL, 1978).
H. Hertz, Miscellaneous Papers (Macmillan, London, 1896) p. 146.
D. Smith, personal communication.
S.J. O'Shea, M.E. Welland and T. Rayment, Appl. Phys. Lett. 61 (1992) 2240.
A.B. Tutein, S.J. Stuart and J.A. Harrison, J. Phys. Chem. B 103 (1999) 11357.
A.M. Homola, J.N. Israelachvili, M.L. Gee and P.M. McGuiggan, J. Tribol. 111 (1989) 675.
R.W. Carpick, D.F. Ogletree and M. Salmeron, Appl. Phys. Lett. 70 (1997) 1548.
F. Mugele and M. Salmeron, Phys. Rev. Lett. 84 (2000) 5796.
A.B. Tutein, S.J. Stuart and J.A. Harrison, Langmuir 16 (2000) 291.
N.D. Shinn, T.M. Mayer and T.A. Michalske, Tribol. Lett. 7 (1999) 67.
R.M. Overney, H. Takano, M. Fujihira, E. Meyer and H.-J. Guntherodt, Thin Solid Films 240 (1994) 105.