專利名稱：離子液體二元復(fù)合納米潤(rùn)滑膜的制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種在微、納摩擦條件下具有減摩抗磨性能的離子液體二元復(fù)合納米潤(rùn)滑膜的制備方法。
背景技術(shù)：
隨著航空航天及空間技術(shù)的發(fā)展，對(duì)應(yīng)用于衛(wèi)星和空間微機(jī)電系統(tǒng)(摩擦副之間的距離通常在納米量級(jí))的高性能超薄潤(rùn)滑膜提出了越來(lái)越高的要求，除具有優(yōu)良的減摩抗磨性能，還應(yīng)具備在高真空下低的揮發(fā)度，高的熱穩(wěn)定性，強(qiáng)的抗空間離子輻照性，以及在極寬的溫度范圍內(nèi)具有較高的粘度指數(shù)和較低的傾點(diǎn)。早在二十世紀(jì)六十年代，美國(guó)杜邦公司針對(duì)航天計(jì)劃，如阿波羅登月計(jì)劃的導(dǎo)航系統(tǒng)研制出了特種氟素工業(yè)潤(rùn)滑劑(全氟聚醚PFPE)，并首獲成功。目前，PFPE在空間機(jī)械潤(rùn)滑中得到了一定應(yīng)用，如空間飛行器上的太陽(yáng)翼展開機(jī)構(gòu)，天線伸展機(jī)構(gòu)，天線精密跟蹤、指向機(jī)構(gòu)，相機(jī)掃描機(jī)構(gòu)，艙門開啟、關(guān)閉機(jī)構(gòu)，行星探測(cè)器驅(qū)動(dòng)輪機(jī)構(gòu)，大型空間機(jī)械臂驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)等許多展開驅(qū)動(dòng)活動(dòng)機(jī)構(gòu)。但較差的邊界潤(rùn)滑能力，在高溫下容易腐蝕鐵、鈦類合金，自身易催化降解，對(duì)傳統(tǒng)添加劑的溶解能力和感受性較差，以及昂貴的價(jià)格等缺點(diǎn)都限制了 PFPE作為超薄潤(rùn)滑膜在航空航天及空間微機(jī)電系統(tǒng)上的廣泛使用。離子液體是一種由陰陽(yáng)離子組成的低溫熔溶鹽(< 100°C )，其具有極低的揮發(fā)性，高的熱、化學(xué)穩(wěn)定性，良好的導(dǎo)電與導(dǎo)熱性等物化優(yōu)點(diǎn)。這些特點(diǎn)使其有望應(yīng)用于航空航天及空間機(jī)械等苛刻環(huán)境下的特殊潤(rùn)滑。另外，具有優(yōu)異摩擦學(xué)性能的離子液體在固體表面較高的吸附能力使其成為一種兼有液體與固體特性的“固體”液體，這使離子液體納米潤(rùn)滑膜在解決空間微機(jī)電系統(tǒng)的潤(rùn)滑問(wèn)題上具有良好的應(yīng)用前景。然而，在廣泛研究的烷基咪唑六氟磷酸鹽離子液體潤(rùn)滑劑中，隨著陽(yáng)離子上烷基側(cè)鏈長(zhǎng)度的增加，其摩擦學(xué)性能發(fā)生顯著的變化，如較短鏈長(zhǎng)的離子液體(室溫呈液態(tài))具有低的摩擦系數(shù)，但具有有限的承載能力，而較長(zhǎng)鏈長(zhǎng)的離子液體(室溫呈固態(tài))具有顯著提升的承載能力，但在低載下具有高的摩擦系數(shù)。因此，如何獲得一種即具有低的微、納摩擦系數(shù)，又擁有高承載能力的適用于空間苛刻環(huán)境下微機(jī)電系統(tǒng)的納米潤(rùn)滑膜就顯的迫切的重要。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明提供一種具有良好微、納摩擦學(xué)性能的離子液體二元復(fù)合納米潤(rùn)滑膜的制備方法。本發(fā)明通過(guò)特殊的室溫固、液離子液體產(chǎn)生優(yōu)化的薄膜納米結(jié)構(gòu)，從而綜合室溫液態(tài)咪唑六氟磷酸鹽離子液體納米潤(rùn)滑膜相對(duì)低的微摩擦系數(shù)和室溫固態(tài)咪唑六氟磷酸鹽離子液體納米潤(rùn)滑膜相對(duì)高的微摩擦承載能力，并且擁有優(yōu)于兩者的納米摩擦性能。一種離子液體二元復(fù)合納米潤(rùn)滑膜的制備方法，其特征在于步驟為A.基底材料的預(yù)處理將單晶硅片依次用丙酮、乙醇和二次蒸餾水超聲清洗，然后用氮?dú)獯蹈?，置入?8wt% H2SO4和30wt% H2O2組成的溶液中，保持90°C _100°C反應(yīng)30_40min，再用蒸餾水超聲清洗，用氮?dú)獯蹈桑玫綕崈舻谋砻媪u基化的單晶硅片；B.離子液體薄膜的制備離子液體選自1- 丁基-3-甲基咪唑六氟磷酸鹽(室溫下液態(tài))和1-十二烷基-3 甲基咪唑六氟磷酸鹽(室溫下固態(tài))，將這兩種離子液體加入到丙酮中配成溶液，溶液中兩種離子液體總質(zhì)量百分比為0. Iwt% -0. 5wt%，然后利用提拉鍍膜儀將羥基化處理的硅片浸漬在配制的二元離子液體丙酮溶液中，浸漬時(shí)間2-5分鐘，提拉速度400-600um · s—1，得到浸涂離子液體的單晶硅片；C.熱處理將涂有離子液體的單晶硅片在90-120°C下熱處理1-2小時(shí)，得到厚度為2nm-5nm
的離子液體二元復(fù)合納米潤(rùn)滑膜。在步驟A的預(yù)處理過(guò)程中，除去了附著在單晶硅片表面的污染物，并改善了離子液體在單晶硅片表面的潤(rùn)濕性。98wt% H2SO4與30wt% H2O2體積比為7 3。在步驟B中，可以形成適用于空間微機(jī)電系統(tǒng)的納米級(jí)潤(rùn)滑薄膜。1-丁基-3-甲基咪唑六氟磷酸鹽和1-十二烷基-3甲基咪唑六氟磷酸鹽的化學(xué)結(jié)
構(gòu)式如下式。
權(quán)利要求
1.一種離子液體二元復(fù)合納米潤(rùn)滑膜的制備方法，其特征在于步驟為A.基底材料的預(yù)處理將單晶硅片依次用丙酮、乙醇和二次蒸餾水超聲清洗，然后用氮?dú)獯蹈桑萌胗?8wt% H2SO4和30wt% H2O2組成的溶液中，保持90°C _100°C反應(yīng)30-40min，再用蒸餾水超聲清洗， 用氮?dú)獯蹈?，得到潔凈的表面羥基化的單晶硅片；B.離子液體薄膜的制備離子液體選自1- 丁基-3-甲基咪唑六氟磷酸鹽(室溫下液態(tài))和1-十二烷基-3甲基咪唑六氟磷酸鹽(室溫下固態(tài))，將這兩種離子液體加入到丙酮中配成溶液，溶液中兩種離子液體總質(zhì)量百分比為0. Iwt% -0. 5wt%，然后利用提拉鍍膜儀將羥基化處理的硅片浸漬在配制的二元離子液體丙酮溶液中，浸漬時(shí)間2-5分鐘，提拉速度400-600um · s—1，得到浸涂離子液體的單晶硅片；C.熱處理將涂有離子液體的單晶硅片在90-120°C下熱處理1-2小時(shí)，得到厚度為2nm-5nm的離子液體二元復(fù)合納米潤(rùn)滑膜。
2.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于98wt%H2SO4與30wt%H2O2體積比為7 3。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種離子液體二元復(fù)合納米潤(rùn)滑膜的制備方法。本發(fā)明通過(guò)特殊的室溫固、液離子液體產(chǎn)生優(yōu)化的薄膜納米結(jié)構(gòu)，從而綜合室溫液態(tài)咪唑六氟磷酸鹽離子液體納米潤(rùn)滑膜相對(duì)低的微摩擦系數(shù)和室溫固態(tài)咪唑六氟磷酸鹽離子液體納米潤(rùn)滑膜相對(duì)高的微摩擦承載能力，并且擁有優(yōu)于兩者的納米摩擦性能。
文檔編號(hào)C04B41/46GK102464498SQ201010551600
公開日2012年5月23日 申請(qǐng)日期2010年11月16日 優(yōu)先權(quán)日2010年11月16日
發(fā)明者王立平, 蒲吉斌, 薛群基 申請(qǐng)人:中國(guó)科學(xué)院蘭州化學(xué)物理研究所