Wyniki wyszukiwania - BazTech

Ograniczanie wyników

Powiadomienia systemowe

Sesja wygasła!

Znaleziono wyników: 1

Liczba wyników na stronie

Wyniki wyszukiwania

Wyszukiwano:
w słowach kluczowych: powłoki krzemionkowoorganiczne

Sortuj według:

Ogranicz wyniki do:

Właściwości tarciowe cienkich powłok hybrydowych krzemionkowoorganicznych

Celichowski G.

Zeszyty Naukowe. Rozprawy Naukowe / Politechnika Łódzka

2010

Z. 392

5-144

Prezentowana rozprawa przedstawia wyniki wieloletnich badań obejmujących wytwarzanie i badania tarciowe materiałów hybrydowych krzemionkowo-organicznych. Celem prac badawczych było wytworzenie powłok hybrydowych zawierających w swojej strukturze związki aktywne tribologicznie, których efektem działania jest obniżenie współczynnika tarcia w warunkach tarcia suchego technicznego, czyli przy braku środków smarowych. Jako metodę wytwarzania tego typu materiałów wybrano technikę zol-żel pozwalającą poprzez zastosowanie odpowiednich prekursorów i modyfikatorów na wprowadzenie związków organicznych do struktury krzemionki zarówno na jej powierzchni, jak i w całej objętości. Przebadano następujące grupy modyfikatorów: pochodne fluoroalkilo-i fluoroarylocyklotriazynowe, pochodne fluoroarylocyklofosfazenowe i kwasy dialkiloditiofosorowe. Zastosowano szereg metod analitycznych (FTIR, NMR, ToF-SIMS) do potwierdzenia struktury chemicznej wytworzonych powłok hybrydowych oraz obserwacji zmian, jakim podlegają podczas ich syntezy i modyfikacji. Po przeprowadzeniu prac syntetycznych i testów tarciowych opracowano metody wytwarzania powłok hybrydowych posiadających bardzo niski współczynnik tarcia, osiągający wartość 0,05 w tarciu suchym technicznym. Wynik ten został osiągnięty dla powłoki zbudowanej z aminokrzemionki z wytworzoną w jej strukturze solą amoniową kwasu didodecyloditiofosforowego. Podczas realizacji prac badawczych okazało się konieczne skonstruowanie wyspecjalizowanego mikro-tribometru pracującego w mN zakresie obciążeń. Aparat ten dał unikalną możliwość korelacji budowy chemicznej wytwarzanych powłok hybrydowych z ich właściwościami tarciowymi. Pokazano również bardzo dobrą korelację wyników testów tarciowych pomiędzy mikrotribometrem a drugą techniką stosowaną do charakterystyki tarciowej materiałów, czyli mikroskopią sił atomowych z pomiarem siły bocznej. Dla głębszego poznania tych relacji wytworzono szereg modelowych powłok hybrydowych zbudowanych z metylokrzemionki, winylo-krzemionki, aminokrzemionki oraz modelowych monowarstw krzemionkowych i ich pochodnych fluoroalkilosilanowych. Materiał doświadczalny zebrany w czasie prowadzonych badań pozwolił na wyodrębnienie zjawisk fizycznych odpowiedzialnych za właściwości tarciowe badanych powłok charakterystyczne dla mN zakresu obciążeń. W części teoretycznej pracy dyskutowano ten problem, wskazując siły ścinania połączeń adhezyjnych występujących pomiędzy powłoką a przeciwpróbką jako determinujące właściwości tarciowe danego materiału hybrydowego. Wykazano korelacje pomiędzy łatwą do zmierzenia swobodną energią powierzchniową a zarejestrowanymi właściwościami tarciowymi szeregu badanych materiałów hybrydowych. Wykorzystano również spektroskopię siłową, jedną z technik mikroskopii sił atomowych, jako cenną metodę pozwalającą korelować właściwości adhezyjne danego materiału z jego właściwościami tarciowymi. Pomimo faktu, że bez kalibracji beleczek pomiarowych jest to technika porównawcza, daje ona jednak cenną możliwość charakteryzowania materiałów hybrydowych bardzo pomocną w procesie optymalizacji składu i warunków wytwarzania tego typu materiałów. Analizując wyniki prowadzonych prac badawczych, wskazano celowość budowy urządzenia pozwalającego mierzyć adhezję pomiędzy realnymi elementami styku tarciowego pracującego w mikrotribometrze. Jest to zadanie na przyszłe programy badawcze autora rozprawy, którego realizacja pozwoliłaby jeszcze sprawniej i szybciej korelować budowę chemiczną z właściwościami tarciowymi wytwarzanych materiałów hybrydowych i poprzez to dostosować ich cechy użytkowe do potrzeb aplikacyjnych.

Presented thesis shows findings from many years of research in field of synthesis and frictional research of hybrid organic-inogranic materials. The aim of this research was obtaining of hybrid films containing tribologicaly active compounds, which decrease friction coefficient in dry technical friction, i.e. with no lubricants. Sol-gel technique was chosen for production of this kind of materials, which allowed, by using proper precursors and modifiers, introduction of organie compounds to silica structure, both on its surface and across its volume. Following groups of modificators were taken under research: fluoralkyl-, fluorarylcyclotriazine, fluorarylcyclophosphazene derivatives and dialkyldithio-phosphoric acid. Multiple analytic methods were used (FTIR, NMR, ToF-SIMS) to confirm chemical structure of produced hybrid films and to observe changes undergoing in synthesis and modification. After conducting synthetic research and frictional tests, methods were developed to produce thin hybrid films, with a very Iow friction coefficient, achieving 0,05 in dry technical friction. This result has been achieved for a film of aminosilica modified in bulk by dialkyldithiophosphoric acid. During research it occurred that construction of highly specialised microtribometer working in milinewton rangę of load is necessary. This device gave unique possibility of correlation of hybrid films chemical structure with its frictional properties. It also showed very good correlation of findings in friction tests between microtribomter and the other technique used to characterise friction properties of materials -friction force microscopy with lateral f orce measurements (FFM). For further investigation of those relations, a number of model hybrid films were created e.g. made of methylsilica, vinylsilica, aminosilica, model silica monolayers, so called glass monoleyers, and its fluoralkylsilane derivatives. Experimental materiał gathered during this research allowed to distinguish physical phenomena responsible for frictional properties of films under research, characteristic for mN range of load. In theoretical part this issue was further discussed, to demonstrate shearing forces of adhesives junction present between a film and a countersample, as determining frictional properties of specific hybrid material. Correlation between easy to measure free surface energy and registered frictional properties of number of hybrid materials was illustrated. Force spectroscopy was applied, one of atomie force microscopy techniques, as valuable method allowing to correlate adhesive properties of a materiał with its frictional properties. Despite the fact that without cantilivers calibration it is a comparative technique, it offers valuable opportunity of characterising hybrid materials, very useful in process for optimisation composition and conditions of production of this type of materials. Research findings analysis showed purposefulness of constructing a device allowing for measuring adhesion between real elements of contact spot working in microtibometer. This is a task for author's future research programmes, allowing for even morę efficient and faster correlation of chemical structure with frictional properties of hybrid materials, thus adapting their functional characteristics to application needs. Findings of comparative research conducted with the use of FFM turned out to be highly consistent with measurements conducted with microtribometer. This proves microtribometer to be a highly useful device, fulfilling gap between nanoscale (FFM) and macroscale measurements where classical tribotesters are used.