Трибологические свойства наноразмерных систем, содержащих углеродные поверхности

Abstract

Подано огляд трибологічних властивостей межових плівок вуглеводнів і води, стиснутих між ато- марно-гладкими і шорсткими поверхнями. Теорія та експеримент показують, що ультратонка плівка рідини завтовшки менше шести молекулярних діаметрів, обмежена в малих об'ємах, є твердоподіб- ною. Такий стан характеризується зниженням рухливості молекул, пов'язаним із збільшенням часів релаксації, і зменшенням коефіцієнта дифузії. При цьому утворюються квазідискретні шари молекул, і реалізується впорядкування в площині шарів. Упорядкованість молекул порушується під впливом атомарного рельєфу стінок. Описані експерименти із вивчення тертя графіту на атомарному рівні. Показана принципова можливість реалізації суперзмащування для вольфрамового зонда фрикційно- го силового мікроскопа, що зсувається по поверхні графіту. Можливе пояснення цього явища полягає в існуванні графітового наношматочка, прикріпленого до зонда, достовірне підтвердження якого в лі- тературі відсутнє. Також розглядаються методики отримання графена при розшаруванні графітового зразка, й утворення дефектів у графені при його опроміненні різними частинками. Описується експе- риментальна методика вимірювання тертя металевих наночастинок по поверхні графіту. Розглянуті основні переваги цього підходу в порівнянні з відомими способами і фрикційна дуальність в даних си- стемах. Показана необхідність подальшого всестороннього теоретичного дослідження тертя металевих наночастинок, адсорбованих на атомарно-гладких поверхнях. При цитуванні документа, використовуйте посилання http://essuir.sumdu.edu.ua/handle/123456789/35828

Приведен обзор трибологических свойств граничных пленок углеводородов и воды, сжатых между атомарно-гладкими и шероховатыми поверхностями. Теория и эксперимент показывают, что ультра- тонкая пленка жидкости толщиной менее шести молекулярных диаметров, ограниченная в малых объемах, является твердоподобной. Такое состояние характеризуется понижением подвижности моле- кул, связанным с увеличением времен релаксации и уменьшением коэффициента диффузии. При этом образуются квазидискретные слои молекул, и реализуется упорядочение в плоскости слоев. Упо- рядоченность молекул нарушается под влиянием атомарного рельефа стенок. Описаны эксперименты по изучению трения графита на атомарном уровне. Показана принципиальная возможность реализа- ции суперсмазывания для вольфрамового зонда фрикционного силового микроскопа, сдвигаемого по поверхности графита. Возможное объяснение этого явления заключается в существовании графитово- го нанокусочка, прикрепленного к зонду, достоверное подтверждение которого в литературе отсут- ствует. Также рассматриваются методики получения графена при расслоении графитового образца, и образование дефектов в графене при его облучении различными частицами. Описывается экспери- ментальная методика измерения трения металлических наночастиц по поверхности графита. Рас- смотрены основные преимущества этого подхода по сравнению с известными способами и фрикцион- ная дуальность в данных системах. Показана необходимость дальнейшего всестороннего теоретиче- ского исследования трения металлических наночастиц, адсорбированных на атомарно-гладких по- верхностях. При цитировании документа, используйте ссылку http://essuir.sumdu.edu.ua/handle/123456789/35828

We review tribological properties of boundary films of hydrocarbons and water confined between atomically smooth and rough surfaces. Both theory and experiment show that ultrathin film of liquid with thickness less than six molecular diameters restricted in small volumes is solid-like. Such a state is characterized by the decrease of mobility of molecules related to the increase of relaxation times and decrease of the diffusion coefficient. Additionally, quasidiscrete layers of molecules appear and in-plane ordering of the layers occurs. Atomic-scale roughness of the walls destroys the order of the molecules. We also describe experimental studies of friction of graphite at the atomic level. The experiments suggest a principal possibility of superlubricity for the tungsten tip of friction force microscope sheared on the surface of graphite. A possible explanation of this phenomenon consists in the existence of the graphite nanoflake attached to the tip. However, reliable confirmation of this hypothesis is absent in the literature. We also review methods of the graphene preparation through exfoliation of a graphite sample and formation of defects in graphene as a result of its irradiation by different particles. We describe the experimental method of measurement of friction of metallic nanoparticles sliding on the surface of graphite. We consider basic advantages of this approach compared to the known methods and friction duality in these systems. The review indicates the necessity of further comprehensive theoretical study of friction of metallic nanoparticles adsorbed on atomically smooth surfaces. When you are citing the document, use the following link http://essuir.sumdu.edu.ua/handle/123456789/35828