液晶芳香族聚酯润滑膜摩擦学性能的研究

摘要

20世纪80年代中后期兴起的微电子机械系统(MEMS)泛指从纳米／微米到毫米数量级大小的电子机械装置，通常是由机械、电子、光学及其它功能元件集成在单片或多片芯片材料上构成的智能系统。这些装置在生物、医学、宇航、军事及工农业等领域具有广泛的应用价值。在微型机械中，由于尺寸效应的影响，降低和控制摩擦磨损以及摩擦力的稳定成为关键。摩擦和粘滑会影响装置的可靠性，磨损会影响系统的寿命，对微型机电装置中的静摩擦研究表明，采用固体润滑膜可以降低摩擦和减小磨损，从而可以提高微型机电系统的工作效率并延长其寿命。热致液晶聚合物是一种高强度高模量的新型高分子材料，具有优良的耐热性、尺寸稳定性、耐化学腐蚀性、低热膨胀系数和等综合性能。此外，热致液晶聚合物低的表面能和非常稳定的摩擦系数，使其在微机电系统中的应用成为可能。液晶分子在高能量的表面平行排列，在低能量的表面垂直于表面排列。因此可以用表面活性剂对摩擦副表面预处理来诱导液晶分子垂直于表面排列，使剪切发生在柔性链段，从而获得较低而稳定的摩擦系数。然而，对液晶聚合物摩擦学的研究还不够深入和完善，尤其是液晶聚合物固体润滑膜，更是鲜有报道。为了深入研究液晶聚合物的分子结构与其摩擦学性能的关系，在单晶硅表面沉积了热致液晶聚芳酯润滑膜，考察了润滑膜在大气环境下的摩擦磨损性能，并着重探讨了液晶分子在沉积表面的排列方式对其摩擦学性能的影响。