二硫化钼滑化处理方法试验研究
二硫化钼滑化处理方法试验研究
焦广发周兰英任锦星
（北京理工大学机械与车辆工程学院100081）
摘要：选用电泳沉积、刷涂法和水煮法等二硫化钼涂层方法进行对比，发现三种方法都可以得到很好的固体润滑膜，电泳沉积法略优于其他两种方法，而且它可以提高基体表面硬度，对提高机体的耐磨性有很大作用，并对三种方法形成涂层的机理进行了研究。
关键词：二硫化钼；固体润滑
Experiment research of the lubricating method
of MoS2
Jiao Guangfa Zhou Lanying Ren Jinxing (School of Mechanical & Vehicle Engineering，Beijing Institute of Technology，Beijing，
100081,China)
Abstract Carrying on contrast between the electrophoresis aggradation、brush MoS2 and water cooking method, discover that three kinds of methods all can get good solid lubricate film, however, the method of electrophoresis aggradation slightly surpasses the other two kinds of methods, and it can raise the hardness of the surface, which can raise the wearability of machine ,and carrying on a research on the formation mechanism of MoS2.
Key words: MoS2; Solid lubricant
MoS
2
具有层状结构其晶体为六方
晶系。该1晶体结构决定了MoS2易于滑动,可起到减摩作用。另一方面,Mo原子与S原子间的离子键,赋予MoS2润滑膜较高的强度,可防止润滑膜在金属表面突出部位被穿透。而S原子暴露在MoS2晶体表面,对金属表面产生很强的粘附作用。MoS2的化学性质稳定,可耐大多数酸和耐辐射。如以矿物油为介质的皂基润滑脂,在1018中子/2
cm和108伦的X射线辐照下逐渐变稠,最后成为脆性固体失去润滑作用,
而MoS
2
即使在109伦射线和1047中子/2
cm照射下,润滑性不仅没降反而有所增加。虽然在空气中超过400℃时会产生氧化现象,这可影响其润滑性及基金项目：北京市重点学科建设（XK100070424）；北京理工大学基金（0303E10）
作者简介：焦广发（1982—），男，河北人，硕士，主要研究方向为表面涂层技术及动力学仿真。其对金属表面的粘附作用,然而只有当整个润滑层全部被氧化后,Mo覆盖层才失去润滑作用。目前MoS2的耐温性能已远远突破润滑油脂的耐温限。油脂的有效耐温范围为-60～350℃,
而MoS2在5
13310-
?～4
13310-
?Pa真空条件下能在1000℃使用并仍具有满意的摩擦性能。在有水时二硫化钼的润滑性能有所下降,但可弥补另一种固
体润滑剂石墨引起的电化学腐蚀。MoS
2与石墨另一显著不同的地方是,前者的摩擦系数在真空与空气中甚至在温度高达800℃时没太大差别。在高真空条件下, MoS2仍保持很高的润滑性,这是十分有用的性质[35]。因为在没有气体和蒸汽来保持润滑状态时,MoS2粘合在金属上能承受极高的压力(高达30kPa),而其它润滑剂则已失效。
由于二硫化钼具有摩擦系数低，在真空和强辐射的环境下仍具有优良
的摩擦性能，因此在空间机械上有广泛的应用。空间机械工作的环境条件比较苛刻，它们经常处于高真空、高温、低温以及高低温频繁变化的情况下工作，不能采用液体润滑。固体润滑的成功与否，往往成为空间机械成败的关键。二硫化钼在空间机械的应用主要有：
(1)降低摩擦磨损和延长使用寿命
MoS2擦涂膜润滑的滚动轴承在真空度为Pa 1110322.133-?下，其摩擦系数为0.0016，与用油润滑时的摩擦系数(0.0013)接近。MoS2溅射膜润滑的滚动轴承在真空度为
Pa 810322.133-? 、转速min /3000r 、
负荷20N 条件下的使用寿命超过1500小时。在相同条件下，MoS 2粘结膜在真空中的摩擦系数仅约为大气中的三分之一，而使用寿命又比在大气中长几倍、甚至几十倍。因而在空间机械中得到广泛的应用。
(2)耐高温固体润滑材料
含二硫化钼等固体润滑剂的难熔金属基自润滑材料在室温至800℃范围内于真空具有良好的摩擦学性能，在室温到上千摄氏度都需要润滑的燃气配气阀中得到了成功的应用。
(3)耐低温固体润滑材料
用含MoS 2复合材料保持器润滑的轴承，在冷至温度为20K 时都具有良好的润滑性能。
(4)高真空中用的固体润滑材料 MoS 2在真空中的蒸发速率也很低，在200℃ 是为)./(10210s cm g -以下，在500℃时为)./(1028s cm g -，对周围环境无污染。在大气中的二硫化钼在350℃时氧化而不能使用，而在真空中它们在800-1100℃时也不会氧化。它们可以采用粘结干膜或溅射等方法粘着在
基材上形成润滑膜。而且，在外加载荷增加时，其摩擦力矩和轴承温度并不增加。
1.二硫化钼涂层的制备
关于二硫化钼涂层的制备又很多种方法，物理气相沉积、化学气相沉积、电镀、化学镀等等，在过去很长一段时间里，制备MoS 2薄膜的方法主要是真空等离子溅射技术。这种方法能严格控制薄膜的厚度，且能提供较好的薄膜性能。但是，它存在一些比较严重的缺点:
1）它对溅射靶的质量要求相当严格，一般在生产高质量的薄膜之前需要更换一个新靶，耗费较大；
2)相对于特殊形状的基底需配置相应配套的溅射靶，且为沉积形状复杂的薄膜而采用的复杂的真空设备及其过程的耗费相当大；
3)溅射法制备的薄膜较理想的保存方法是硫化处理，但这会使薄膜表面产生许多小孔，易受化学侵蚀，导致薄膜的性能下降；
4)不适合于沉积形状复杂、大面积薄膜等。
由于存在以上缺点，所以人们开始寻求一种更好的方法来制备MoS 2薄膜。结合以前的经验和试验条件，对如何涂覆MoS 2进行了详细的分析，最后决定采用以下几种方法制备二硫化钼涂层：水煮法，刷镀法（喷涂法）和电泳沉积法。
试样选为低碳钢材料，表面经过砂纸打磨，去掉氧化层，并对试样去油清洗，然后用清水洗，晾干，通过FM-300型显微硬度仪观察表面形貌和测量涂层前后的硬度，并测量处理后表面的表面粗糙度Ra 。 1.1 水煮法
1.1.1试验方案：
取50g 的MoS 2粉末，置于瓷制煮皿，加入十六烷基三甲基溴化铵1g,加水400mL ，将试件浸入其中。加热至95～
100℃，1h，并进行热处理180℃，1h，
即可以获得MoS2涂层。
1.1.2试验结果
(1)固体润滑膜表面形貌
未涂层前低碳钢表面经过砂纸打磨，有很多滑痕，可以提高MoS
2
涂层与基底的结合性，涂层后，光亮的低碳钢表面变成黑色，有很多黑色小颗粒，如图1所示。
1（a）低碳钢试样未涂层前表面形貌
1（b）低碳钢试样涂层后表面形貌
图1低碳钢试样表面形貌
(2)固体润滑膜厚度测试
用塑料镶嵌试件，以保证磨面与涂层表面的垂直，并防止毛刺或棱角磨圆的现象发生，然后对试样的边缘
进行打磨，不能伤及MoS
2
涂层，以便能够看出膜层厚度，通过显微镜观察，在每个视场以相等的间隔至少测量5
个点，以平均值或最小值作为涂层的厚度，对于水煮法涂层的厚度我们经过观察测量可以看出膜厚0.7m
左右。
(3)固体润滑膜硬度分析
经过表面处理，在形貌上发生了变化，但对基体硬度没有产生什么影响，未涂层的表面硬度为161.33HV,涂层后表面硬度变为165.47HV.几乎没
有发生什么变化，即由于膜层比较薄，对基体的硬度不会产生影响，这样就可以保证不会降低原有基体的表面硬度。
1.2刷镀法（喷涂法）
1.2.1试验方案
将MoS2粉末用丙酮调成糊状放于器皿中，然后将试件埋入其中，晾干，入箱150 ℃，1h烘干，然后用水冲洗，即可形成MoS2涂层。
1.2.2试验结果
(1)固体润滑膜表面形貌
未涂层前低碳钢表面经过砂纸打磨，有很多滑痕，可以提高MoS
2
涂层与基底的结合性，涂层后，光亮的低碳钢表面变成黑色，有很多黑色小颗粒，如图2所示：
2（a）低碳钢试样未涂层前表面形貌
2（b）低碳钢试样涂层后表面形貌
图2低碳钢试样表面形貌
(2)固体润滑膜厚度测试
用相同的方法对试样的边缘进行打磨，不能伤及MoS2涂层，以便能够看出膜层厚度，通过显微镜观察，可
以看出膜厚1.2 m
μ左右。
(3)固体润滑膜硬度分析
经过表面处理，在形貌上发生了变化，但对基体硬度没有产生什么影响，未涂层的表面硬度为161.33HV,涂层后表面硬度变为165.47HV.几乎没
有发生什么变化，即由于膜层比较薄，对基体的硬度不会产生影响，这样就可以保证不会降低原有基体的表面硬度。
1.3电泳沉积法
电泳沉积除设备及其生产过程较简单外，还存在许多优点，如膜厚均匀，薄膜与基底的附着好，防腐性和耐潮湿性好，可均匀涂敷复杂工件等，在涂漆方面有很广的应用。所以，二硫化钼薄膜的电泳制备方法是一种极具应用潜力的表面处理工艺[1]。
1.3.1试验方案
考虑到电泳沉积二硫化钼受到很多因素影响，比如沉积电压、沉积时间、二硫化钼的含量、曲拉酮的含量等，在这些因素影响下，不知道该怎么样才可以获得表面形貌比较好、涂层比较厚的涂层，所以我们决定使用正交实验法来获取能够获得最好涂层的电泳沉积二硫化钼的参数。根据正交试验的要求，电泳沉积主要受到四个因素的影响，因此选择四因素三水平正交试验表)
3(4
9
L，需要试验9次，分别记录下来如表2.
通过以上正交试验，经过观察分析我们选定了以下试验方案：
(1)二硫化钼粉末粒径2～3m
μ，曲拉酮，去离子水；
(2)配置200ml电泳沉积液，在去离子水中加入适量二硫化钼粉末，然后加入0.2g曲拉酮，然后用电磁搅拌器搅拌60分钟，使二硫化钼颗粒分布均匀；
(3)极板间距1.5mm,加电沉积，沉积电压为140V，沉积时间为2分钟。
(4)用清水清洗试样表面，除去多余物质，放入炉中加热至180℃，保温时间为60分钟。
1.3.2试验结果
(1) 固体润滑膜表面形貌
未涂层前低碳钢表面经过砂纸打磨，有很多滑痕，可以提高MoS
2
涂层与基底的结合性，经过电泳沉积涂层后，光亮的低碳钢表面变成紫黑色，经过显微镜放大后观察有很多黑色小颗粒，如图3所示：
3（a）低碳钢试样未涂层前表面形貌
3（b）低碳钢试样涂层后表面形貌
图3低碳钢试样电泳沉积表面形貌对比(2)固体润滑膜厚度测试
对试样的边缘进行打磨，不能伤
及MoS
2
涂层，以便能够看出膜层厚度，通过显微镜观察，可以看出膜厚1m
μ
左右。
(3) 固体润滑膜硬度分析
经过电泳沉积二硫化钼，在形貌上发生了变化，未涂层的表面硬度为162.31HV,涂层后表面硬度变为
229.43HV，经过电泳沉积二硫化钼涂
层增大了基体的硬度，如表3所示.
表1电泳沉积影响因素
水平 1 2 3
沉积电压(V) 100 120 140
沉积时间(Min) 1 2 3
MoS
2
的百分含量(%) 0.025 0.0375 0.05
曲拉酮(g) 0.1 0.2 0.3
表2电泳沉积二硫化钼正交试验表
1 2 3 4 表面质量
1 0.025% 0.1(g) 100(V) 1(Min) 不好
2 0.025% 0.2(g) 120(V) 2(Min) 不好
3 0.025% 0.3(g) 140(V) 3(Min) 不好
4 0.0375% 0.1(g) 120(V) 3(Min) 不好
5 0.0375% 0.2(g) 140(V) 1(Min) 不好
6 0.0375% 0.3(g) 100(V) 2(Min) 不好
7 0.05% 0.1(g) 140(V) 2(Min) 好
8 0.05% 0.2(g) 100(V) 3(Min) 不好
9 0.05% 0.3(g) 120(V) 1(Min) 不好
表3涂层前后硬度对比（HV）
1 2 3 4 均值
涂层前 158.44 163.25 167.37 160.18 162.31 涂层后 231.35 220.72 236.21 229.44 229.43
1.4三种MoS
2
涂层性能对比分析
1.4.1膜基结合强度对比分析
对于以上三种制备二硫化钼涂层的方法而言，无需定量的分析膜基结合力，只需要定性的验证二硫化钼与基底的结合强度，下面将采用两种方法验证二硫化钼与基底的结合强度情况。
(1)淬火试验
将制备好的二硫化钼涂层试件放入热处理炉子中加热至280℃，（特别说明，由于二硫化钼在350℃会发生氧化，将失去润滑效果，所以温度限制在280℃），时间为20分钟，保温结束后，立即将试样放入冷水中急冷至室温，然后取出试样观察是否有裂纹或局部隆起。
(2)胶带撕拉试验
准备多种试验胶带，按胶带的粘结强度分好等级，然后用胶带粘结在试样表面，保证粘结牢固，而后用手撕拉胶带，使胶带从试样上面撕下，
看是否会使二硫化钼涂层脱落。
经两种方法试验验证我们发现，在淬火试验中，几种二硫化钼涂层试验方法都形成了牢固的二硫化钼固体润滑膜，没有一个试样的涂层从基体上脱落，而采用胶带撕拉试验时，虽然试样表面经过水流清洗，但是胶带上依然会有少量二硫化钼存在，胶带的粘结强度不同，撕下的胶带上面的二硫化钼的量就会不同，经过多次试验，发现刷涂法明显优于水煮法，而电泳法又明显好于水煮法，所以三种方法的膜基强度为：电泳沉积＞刷涂法＞水煮法。
1.4.2硬度对比分析
在硬度方面，电泳沉积得到的涂层硬度提高了很多，由表3可以看出来，而水煮法和刷涂法得到的涂层的表面硬度几乎不变，电泳沉积法增大表面硬度可以提高基体的耐磨性。
2.三种涂敷二硫化钼固体润滑膜方法的原理
对于固体润滑MoS2涂层，形成涂层的原因可能有以下几种：
(1)扩散结合
所谓扩散是指原子、离子或分子因热运动而发生的迁移。固体的扩散是通过固体中原子、离子或分子的相对位移来实现的。原子在多晶体中扩散可按晶格扩散、表面扩散、晶界扩散和位错扩散4种不同的途径进行。其中表面扩散（即原子在晶体表面的迁移），所需的扩散激活能最低。许多金属的表面扩散所需要的热能大约为62.7kj/mol.随着温度的升高，越来越多的表面原子可以得到足够的的激活能得以使它与近邻原子的键断裂而沿表面运动。
在试验中，我们对MoS2涂层进行轻微打磨，当漏出基体的时候，我们发现基体已经不是原来的光亮色，而是浅黑色，经过清洗，依然保持浅黑色不变，也就是说，在基体中同样存在二硫化钼颗粒，虽然很少，但是确说明了扩散现象的存在。即在试验过程中，当MoS2分子与基材表面形成紧密接触时，由于变形或者加热等作用，在涂层与基材间就会产生微小的扩散，增加涂层与基材间的结合强度。
(2)机械结合
机械结合比较简单，但是确是二硫化钼涂层的主要形成形式，当二硫化钼分子与基体接触时，由于基体表面比较粗糙，那么二硫化钼分子就会沉积在由于表面粗糙而形成的表面微凸体上，就形成了机械结合，这主要取决于表面的粗糙程度。
为了验证我们得出的结论，我们又进行了一次试验。
基底材料选择为低碳钢，实验方法完全相同，也是采用水煮法等三种方法，但是预处理方法不同，对低碳钢首先进行砂纸打磨，去掉表面氧化层，然后再抛光机进行抛光处理，并测出表面粗糙度，试验结果如表4.
然而虽然试验方法条件完全相同，可是却没有得到相同的结果，抛光后三种方法虽然都形成了二硫化钼涂层，但是经过显微镜放大后观察表面形貌非常不好，只有很少的一部分区域有二硫化钼存在，其他地方都是低碳钢原来的颜色，而且更加重要的是即使有二硫化钼涂层存在的地方，经过水流冲洗擦试后，再次观察，发现几乎没有留下多少二硫化钼，通过此次试验也就是说明了提高表面光洁度后，虽然可以使更多的二硫化钼分子与基体分子接触，可以形成更加多的分子间作用力，但是却不能形成很好的MoS
2
涂层，究其原因，主要是由于温度限制，温度不能超过350℃，否则二硫化钼会发生氧化，温度不能达到分子激活能，所以就不能以其他两种方法为主要形成形式，这与多弧离子镀不同。
表4抛光前后表面粗糙度测量结果
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 Ra
Ra前 1.131 1.263 1.606 1.486 1.238 1.372 1.502 1.484 1.383 1.405 1.387 Ra后 0.043 0.020 0.054 0.039 0.047 0.052 0.038 0.033 0.028 0.040 0.039
(3)物理结合
物理结合有点类似于扩散作用，就是当MoS2分子与基体紧密接触后，因为二硫化钼的特殊结构，在最外层是硫原子，当分子之间距离足够小的时候，就会在基体原子与硫原子之间形成了共价键，所以在基体上可以形成牢固的二硫化钼固体润滑膜，然而，通过上面的试验我们发现，即使表面足够光洁，虽然可以形成涂层，但是效果却不是很好，可见虽然物理结合虽然存在却不是主要结合方式。
综合以上分析，我们可以得出我们的结论对于水煮法、电泳沉积和刷涂法三种方法而言，二硫化钼与基体的结合方式主要存在三种，物理结合，扩散结合和机械结合，但是却主要以机械结合为主，扩散作用次之，最后才是物理分子之间的结合。
3.结论
经过三种涂敷二硫化钼固体润滑膜试验，我们得出如下结论：
(1)形成二硫化钼涂层的方法很多，但是结合机理却各不相同，本文选用了电泳沉积、水煮法和刷涂法等方法制备二硫化钼涂层，这几种方法不同于化学气相沉积和物理气相沉积，它们主要以机械结合方式形成涂层。
(2)经过试验验证，测量各种涂层的性能，发现电泳法优于其它两种方法，而且我们经过测定摩擦系数，电泳法得到的涂层的摩擦系数要小于其它两种方法，而且电泳法可以提高表面硬度，对提高试样的耐磨性具有很好的作用，但是电泳法依然存在不足，比如，电泳法只能在一个表面形成涂层，而无法在试样整体形成均一的涂层，这方面就不如刷涂法和水煮法。参考文献
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bit or a turbodrill. 2000,29(1),20～
23.
二硫化钼的润滑机理
二硫化钼的润滑机理 一种固体润滑材料若愈能成为优良的润滑剂。起码应具备两种特性： 1.该材料晶体内剪切强度低，有许多良好的天然滑移面。 2.该材料应能牢固附着于底材金属表面上。 只有当该材料与金属底材面间的附着力大于晶体内剪切强度时，滑动才会发生在该材料的晶体内部，而不发生在底材金属与底材金属之间，或底材金属和润滑剂之间。附着力与剪切强度相差得愈大，该材料的润滑性能愈好，其摩擦系数（μ）与磨损（√）也愈小。 下面从这几方面来研究探讨二硫化钼的润滑机理： 1.二硫化钼的晶体结构 MoS2中含钼%，硫%。自然界天然产出的晶体MoS2呗称作“辉钼矿”。其组成部分与上述理论值相近。偶有钨、铼、锇或硒、碲作为类质同象元素取代钼或硫，进入晶格，而成为辉钼矿中的微量元素。 2.二硫化钼的晶体结构图 二硫化钼的晶体结构是六方晶体系结构，在两层位置相同的硫原子密堆积层中，形成许多三方棱柱体孔隙。钼原子就处在由六个硫原子形成的三方棱柱配位体的个数恰为钼原子个数的两倍。 二硫化钼的多型与润滑 当二硫化钼层片之间平行相叠加构成了二硫化钼晶体，其叠加方式不同，形成多种同质异构体。矿物学里称它为“辉钼矿”。 近年来有人依据对称原理和紧密堆积原理，在七层范围内重叠时，用
电子计算机推导出了112种类型。但迄今，自然界里已确定的辉钼矿的类型有两种： 2H(六方晶型)辉钼矿石1923年由Dickinson与Pauling所确定。它系二硫化钼层片接两层相重复的形式叠加。 3R（三方晶型）辉钼矿是1957年由Bell与Herfert发现，它系二硫化钼层片按三层相重叠的形式叠加。 2H与3R型辉钼矿的形成规律与其生成温度有关。二硫化钼晶型与生成温度的关系： 自然界分出的钼矿物质中98%为辉钼矿，而辉钼矿的80%为2H型，仅3%为3R型。其余17%为2H与3R混合型，它们可以通过Xˉ射线衍射图来区别。 3R系亚稳定态，当温度上升到600~1300℃后，它会转化为2H行辉钼矿。 对不同二硫化钼而言，合成多面因声场温度较低，通常为3R型；而天然工艺多面因保持着自然界辉钼矿原料面目，通常为2H型。在应用时，大多数人认为2H比3R型二硫化钼的润滑效果好。反之若无特别标明，所涉及二硫化钼均系2H（六方）晶型辉钼矿。 二硫化钼分子成键规律与滑移面
智能材料的研究现状与未来发展趋势
龙源期刊网 https://www.wendangku.net/doc/bb9768136.html, 智能材料的研究现状与未来发展趋势 作者：邓焕 来源：《科学与财富》2017年第36期 摘要：智能材料这一概念在上世纪80年代首次被提出，近年来，关于智能材料在航空航天领域的研究与应用被频繁提及。由于智能材料具备着结构整体性强、可塑性高、功能多样化等优点，因此在航空航天领域得到了广泛的研究与使用，首先根据功能性的不同对智能材料进行了系统的分类与概述，然后对当前智能材料在航空航天领域的主要应用进行了系统性的分析与总结，最后对智能材料在未来的航空航天的应用前景中进行了进一步地展望。 关键词：智能材料；复合材料；航空航天；功能多样化 1 引言 进入二十一世纪以来，全球各大航空航天强国在航天航空领域投入了大量的研发资金，而作为航空航天领域重要环节的航天材料，近年来也不断有着新的突破，而其中被提及最多的就是智能材料在航空航天领域的应用。在智能材料的范畴中，智能复合材料最具有代表性，智能复合材料主要具备着：外界环境感知功能；判断决策功能；自我反馈功能；执行功能等。此外，由于当前智能复合材料都向着轻量化、低成本化的方向发展，因此在航天领域复合材料的设计结构以及使用用途上都有着不同的侧重发展方向。而近年来国内外各国也均加快了各自在该领域的研发使用发展进度，主要的研究大方向还是集中在了智能检测、结构稳定性、低成本化等方向上，本文着重对相关部分进行系统性的概述与总结。 2 航空航天领域智能复合材料的功能介绍 在航空航天领域中，国内外普遍利用智能复合材料以实现在降低航空航天飞行器的自身重量的前提下保证系统结构的稳定性，其次根据复合智能材料具备智能检测自身系统内部工作状态和自愈合等功能实现航空航天材料在微电子与智能应用方向的交叉发展。 2.1 智能复合材料在航天结构检测方向的应用 智能复合材料在航空航天器中的应用，主要是通过将传感器以嵌入的方式与原始预浸料铺层以及湿片铺层等智能复合材料紧密键合，最终集成在控制芯片控制器上实现对整个系统的实时监控诊测、自我修复等供能，值得注意的是，在这一过程中，智能化不仅仅是符合材料的必要功能，复合材料在很大程度上可以有效承受比传统应用材料更大外界机械压力[1]。 除此之外，由于智能复合材料作为传感器的铺放衬底，因此智能复合材料还可以实现对整个材料内部结构的状况进行收集并且将出现的诸如温度异常、结构异常、表面裂痕等隐患及时反馈至中央处理器，这在一定程度上可以有效实现整个系统内部的检测与寿命预测，在这方面的技术上，美国的Acellent公司研发的缠绕型复合材料以压力感应的形式，按照矩形布线形式
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纳米二硫化钼(MoS2)在润滑材料中的研究进展 摘要：本文介绍了MoS2的润滑性状、纳米MoS2的性能。对纳米MoS2在轧制液、机械油、铜合金拉拔润滑脂和空间润滑材料中的摩擦学应用与研究现状进行了综述，并对比了微米级与纳米级MoS2在使用中的效果。对未来纳米MoS2在润滑材料中的应用与研究进行了展望。关键词：纳米MoS2；润滑材料；摩擦 The research progress of molybdenum disulfide nanoparticles(MoS2) in lubrication materials Abstract: This paper describes the lubricating properties of MoS2and the performance of nano-MoS2. Nano-MoS2on the rolling fluid, mechanical oil, copper alloy drawing grease and space lubrication materials’ tribology applications and research status are reviewed. The micron and nano-level effect of MoS2 in use is compared. Nano-MoS2 lubricating materials application and research in the future are discussed. Key words: nano-MoS2; lubrication materials; friction 0 引言 二硫化钼（MoS2）用作固体润滑剂已有50多年的历史，是应用最广泛的固体润滑剂。在相同条件下，含MoS2的粘结固体润滑膜在真空中的摩擦系数约为大气中的1/3，而耐磨寿命比在大气中高几倍甚至几十倍。故MoS2粘结固体润滑膜是真空机械润滑的首选润滑材料[1]。从MoS2基固体润滑涂层的发展来看，自1946年美国的NASA路易斯宇航中心开发出第一种含MoS2的有机粘结固体润滑膜以后，20世纪60年代初期，美国就制定了航空飞行器使用的热固化二硫化钼基固体润滑涂层军用标准[2]。我国研制的耐辐射性较好的PI、PPS、EM-1、EMR[3]等二硫化钼基固体润滑涂层，因其性能独特，在航空航天领域的极端工况下及某些民用机械设备上获得了成功的应用[4,5]。近年来研究发现，纳米MoS2比微米MoS2具有更优异的润滑性能[6]。研究纳米MoS2润滑材料对航空及工业生产等具有重要的实际意义。 1 MoS2的润滑性状 如图1[7]，MoS2具有层状结构，其晶体为六方晶系。MoS2的润滑作用取决于其晶体结构，层与层间的S原子结合力(范德华力)较弱，故易于滑动而表现出很好的减摩作用。另一方面，Mo原子与S原子间的离子键赋于MoS2润滑膜较
第一节(三)固体润滑材料二硫化钼-(MoS2)固体润滑材料的制备方法
固体润滑材料二硫化钼-（MoS2）固体润滑材料的制备方法 文章来源：开拓者钼业 公司网址：https://www.wendangku.net/doc/bb9768136.html, 三、固体润滑材料二硫化钼-（MoS2）的制备方法 在密闭的齿轮箱内放进一定量的固体润滑剂粉末，通过齿轮运动将其飞溅在摩擦表面，依靠它的粘着力附着在轮齿表面，便组成了最简单的固体润滑摩擦副。随着对固体润滑材料二硫化钼-（MoS2）要求的不断提高和科学技术的进步，固体润滑材料二硫化钼-（MoS2）的制备工艺也不断完善。从制备原理来讲，刚本润滑材料二硫化钼-（MoS2）的制备可归纳为以下几种方法。 1. 二硫化钼-（MoS2）机械混合 将几种作用互补的物质进行机械混合，使其成为均质混合体。 2. 二硫化钼-（MoS2）热压烧结 在一种粉末型基材中加人另一种(或多种)其他粉末，经机械混合后成为均质混合体。然后进行热压烧结(在不同的气氛、压力和温度下)，使其成为具有一定物理机械和摩擦学性能的整体。用这种方法制备的固体润滑材料二硫化钼-（MoS2）较多，适用于金属基、非金属基和陶瓷等润滑材料二硫化钼-（MoS2）。 3. 二硫化钼-（MoS2）粘结 利用粘结剂将润滑剂粉末粘结在基材表面。如果将具有相当强度的金属或有机编织材料二硫化钼-（MoS2）作为背衬，其上再粘结润滑层，使形成了既有强度又有润滑性的复合层润滑材料二硫化钼-（MoS2）。 4 . 二硫化钼-（MoS2）气相沉积 通过物螋∫气相沉积（包括溅射、离子镀和等离子喷涂等)或化学气相沉积将润滑剂微粒粘着在基材表面形成固体润滑涂层。其粘着力由原子间的结合力呈现。 5 . 二硫化钼-（MoS2）化学反应 通过电镀化学镀，包括多层镀和复合镀等，将润滑剂微粒粘着在基材表癣形成固体润滑镀层。
聚合物基自润滑材料的研究现状和进展
聚合物基自润滑材料的研究现状和进展 由于聚合物本身具有较低的摩擦系数,优良的机械性能及耐腐蚀性等优点,其基自润滑复合材料具有非常优异的摩擦磨损性能,正在被广泛的应用到减摩领域。本文综述了聚醚醚酮、聚四氟乙烯及聚酰亚胺等几种高聚物的摩擦磨损特点及其应用,聚合物基自润滑复合材料发展现状。指出目前聚合物基高性能自润滑材料的制备途径主要是通过聚合物与聚合物共混及添加纤维、晶须等来提高基体的机械强度,通过添加各类固体自润滑剂来提高摩擦性能,有效提高其综合性能。聚合物基自润滑材料可取代传统金属材料,成为全新的一类耐摩擦磨损材料。 论文关键词:高聚物,复合材料,自润滑材料,摩擦,磨损 1、聚醚醚酮(PEEK) 1.1 聚醚醚酮(PEEK)的特点 聚醚醚酮(PEEK)是一种高性能热塑性高聚物,具有良好机械性能、抗化学腐蚀性和抗辐射性,显着的热稳定性和耐磨性。它可以在无润滑、低速高载下或在液体、固体粉尘污染等 收稿日期: 修订日期: 作者简介:刘良震(1980-),男,助理讲师, E-mail:ldcllfz@https://www.wendangku.net/doc/bb9768136.html, 恶劣环境下使用。因而关于聚醚醚酮及其复合材料的研究越来越受到人们重视。聚醚醚酮是一种半晶态热塑性聚合物,为了改善其机械性能,尤其是摩擦学性能,常在其中添加聚四氟乙烯(PTFE)、聚丙烯腈(PAN)和碳纤维(FC)等材料,也可添加颗粒增强型材料或进行特种表面处理等离子体处理等。当聚醚醚酮及其复合材料与金属材料相互对磨时,通常在金属表面形成聚合物转移膜,其结构、成分均与原有的聚合物及复合材料不同,其性能、厚度及连续程度均对摩擦副的摩擦学性能有重大影响[4]。 1.2 对聚醚醚酮(PEEK)摩擦性能的研究 章明秋等人[5,6]对聚醚醚酮(PEEK)在无润滑滑动条件下磨损产生的磨屑的形态进行研究,结果表明,聚醚醚酮(PEEK)的磨屑具有分形特征,其分形维数与载荷的关系对应于磨损率与载荷的关系,能够反映聚醚醚酮(PEEK)磨损机制的变化。在给定的试验条件下,随着载荷的增大,聚醚醚酮(PEEK)的磨损机制从粘着磨损为主伴随着疲劳-剥层磨损,进而转变为热塑性流动磨损。 张人佶等[7,8]利用扫描电镜、扫描微分量热仪、红外光谱仪、俄歇电子谱仪等分析手段系统的研究了聚醚醚酮(PEEK)及其复合材料的滑动转移膜,结果表明:纯聚醚醚酮(PEEK)在滑动摩擦过程中形成不连续的转移膜。聚四氟乙烯(PTFE)的光滑分子结构有助于使转移膜更光滑,固体润滑效果也更好。在PEEK/FC30中,不仅加入PTFE,而且加入具有层状
化学气相沉积法制备MoS2的研究进展
Advances in Material Chemistry 材料化学前沿, 2017, 5(1), 1-10 Published Online January 2017 in Hans. https://www.wendangku.net/doc/bb9768136.html,/journal/amc https://www.wendangku.net/doc/bb9768136.html,/10.12677/amc.2017.51001 文章引用: 王洁, 陈秋月, 张永平. 化学气相沉积法制备MoS 2的研究进展[J]. 材料化学前沿, 2017, 5(1): 1-10. Research Progress on MoS 2 Prepared by Chemical Vapor Deposition Jie Wang, Qiuyue Chen, Yongping Zhang Faculty of Materials and Energy, Southwest University, Chongqing Received: Jan. 2nd , 2017; accepted: Jan. 19th , 2017; published: Jan. 22nd , 2017 Abstract Nanostructured MoS 2 , a two dimensional transition-metal dichalcogenides, has found extensive application in phtotoelectricity, visible light catalysts, lubricity and friction performance because of its unusual physical and chemical properties. Chemical vapor deposition is one of the most practical methods to prepare the large area and high quality MoS 2 among all the physical or chem-ical methods. This paper reviews the effect of the reaction time, carrier gas flow rate, stoichiome-tric ratio of precursors and substrate position on the morphology and structure of MoS 2. Two- dimensional layered MoS 2 may find optimal utilizations since its property varies significantly with different structures. Keywords Transition-Metal Dichalcogenides, Mos 2, Chemical Vapor Deposition, Nanostructured Materials 化学气相沉积法制备MoS 2的研究进展 王 洁，陈秋月，张永平 西南大学材料与能源学部，重庆 收稿日期：2017年1月2日；录用日期：2017年1月19日；发布日期：2017年1月22日 摘 要 二维纳米结构的过渡族金属硫化物MoS 2有着不同寻常的物理化学性质，在光电性能、可见光催化、润滑性和摩擦性方面有着广泛的应用价值。制备纳米结构MoS 2有物理的和化学的方法，其中化学气相沉积是一种简便实用的生长大面积高质量MoS 2的方法。本文详细讨论了化学气相沉积过程中反应时间、载气体
二硫化钼地润滑特性
二硫化钼的润滑特性 摘要 二硫化钼不仅在常规环境，而且能在重载荷、高真空或低温、高速或低速、强辐射等恶劣环境里，充分发挥出低摩擦系数、高磨损寿命和润滑可靠等优点，而被广泛应用。 主题词：二硫化钼润滑特性抗报压真空润滑 1.二硫化钼的理化特性： 分子式：MoS2 分子量：16008 颜色：兰-灰到黑色 密度α/cm3:4.8-5.0(或4.85 --5.0、4.8) 熔点℃：约1500℃（或大于1800℃、1185℃） 硬度：mosh1--1.5（或knnop12--60） 显微硬度：基础面3.136×102Mpa，棱面8.82×103Mpa 表面能：基础面2.4×10-2J/M2，棱面7.0×10-1J/M2 热胀系数：10-7×10-6/K 温度稳定性：空气中-184~400℃（或-180℃~400℃400℃、399℃、450℃）。真空或惰性气体中，大于1100℃（或1200℃、1800℃）摩擦系数：约0.05--6.10（或0.04，没有气体吸附层时为0.03--0.06）承载能力，大于2.8×103Mpa(或大于3.45×103Mpa)。 化学稳定性： 氧化：干燥空气中，从417℃（750F）（或370℃、400℃、399℃、
350℃、450℃）开始氧化后。560℃后（或540℃）剧烈氧化。潮湿空气中，室温即发现有氧化，但很微弱，在湿度与酸值都很高时，氧化才变得明显。氧化产物为MoO3与So2，氧化系放热反应H=-266.7kcal/mol。 分解：真空或惰性气体里，1100℃（或1200℃、真空982~1093℃、氩气中1350~1472℃）后开始分解。分解产物为Mo与S。 能耐除王水，热而浓的盐酸、硫酸、硝酸外的任何酸，在氟、氯中可分解，但在无水HF中不分解，能与液氧相容。 能腐蚀碱金属（如Li、Na、K、Rb、Cs、Fe等）。 在水、石油制品和各种合成润滑剂中不溶解，能按任意比例混合使用。 2、二硫化钼与载荷 工件表面微观是不平整的，一旦彼此间发生滑动，真是接触仅局限于一些很小的高点上。用电阻法或其他方法估测，真实接触面还不到表观面积的万分之一。因而，即使施以很小载荷，接触点局部压强也会很大，载荷加大，会因压强过大而升温，甚至熔化。润滑目的即在于防止工件间直接接触。 油脂润滑时，当载荷过大，润滑膜会被“压破”或温度上升润滑油流失，这将导致润滑膜破裂，工建直接接触而发生黏着（熔合）磨损。 用二硫化润滑，当载荷上升时，润滑效果非旦不下降，还会提高。即使超过了钢铁屈服压强的重载荷3.45×103Mpa下，润滑依旧。
1 二硫化钼纳米结构
石墨烯-二硫化钼二维复合材料在光电子 器件上的应用研究进展 1.石墨烯介绍 石墨烯是由单层碳原子紧密堆积成二维蜂窝状晶格结构的一种碳质新材料，具有独特的零带隙能带结构，是一种半金属薄膜材料。石墨烯不仅有特殊的二维平面结构，还有着优良的力学、热学、电学、光学性质。其机械强度很大，断裂强度比优质的钢材还要高，同时又具备良好的弹性、高效的导热性以及超强的导电性。石墨烯又是一种禁带宽度几乎为零的特殊材料，其电子迁移速率达到了1/300光速。由于石墨烯几乎是透明的，因此光的透过率可高97.7%。此外，石墨烯的加工制备可与现有的半导体CMOS(Complementary metal-oxide-semiconductor transistor)工艺兼容，器件的构筑、加工、集成简单易行，在新型光电器件的应用方面具有得天独厚的优势。目前，人们已利用石墨烯开发出一系列新型光电器件，并显示出优异的性能和良好的应用前景。 石墨烯具有独特的二维结构，并且能分解为零维富勒烯，也可以卷曲成一维碳纳米管，或堆积成为三维石墨。石墨烯力学性质高度稳定，碳原子连接比较柔韧，当施加外力时，碳原子面就会发生弯曲形变。在理想的自由状态下，单层石墨烯并非完美的平面结构，表面不完全平整，在薄膜边缘处出现明显的波纹状褶皱，而在薄膜内部褶皱并不显，多层石墨烯边缘处的起伏幅度要比单层石墨烯稍小。这也说明了石墨烯在受到拉伸、弯曲等外力作用时仍能保持高效的力学稳定性。在一定能量范围内,石墨烯中的电子能量与动量呈线性关系，所以电子可视为无质量的相对论粒子即狄拉克费米子。通过化学掺杂或电学调控的手段，可以有效地调节石墨烯的化学势，使得石墨烯的光学透过性由“介质态”向“金属态”转变。石墨烯的功函数与铝的功函数相近，约为4.3eV，因此在有机光电器件中有望取代铝来做透明电极。近年来所观测到的显著的量子霍尔效应和分数量子霍尔效应，证实了石墨烯是未来纳米光电器件领域极有前景的材料。 2.二硫化钼的认识 过渡金属层状二元化合物（MX2）因具有良好的光、电、润、滑、催化等性
纳米氧化物材料研究的现状及进展
纳米氧化物材料研究的现状及进展 发表时间：2018-11-27T16:11:48.977Z 来源：《建筑学研究前沿》2018年第21期作者：邵琪 [导读] 并作了一定的评价，介绍了一些较新的纳米氧化物制备方法。从纳米材料合成和制备的角度出发，较系统的阐述了纳米材料合成与制备的最新研究进展，并介绍了纳米材料在高科技领域中的应用展望。 邵琪 山东建筑大学土木工程学院山东济南 250101 摘要：综述了近10 年来纳米氧化物的发展情况及各种制备方法及特点，并作了一定的评价，介绍了一些较新的纳米氧化物制备方法。从纳米材料合成和制备的角度出发，较系统的阐述了纳米材料合成与制备的最新研究进展，并介绍了纳米材料在高科技领域中的应用展望。 关键字：纳米材料；氧化物 前言：纳米材料和纳米结构是当今新材料研究域中最富有活力、对未来经济和社会发展有着十分重要影响的研究对象，也是纳米科技中最为活跃、最接近应用的重要组成部分。 1 纳米材料的特性 纳米材料具有极佳的力学性能，如高强、高硬和良好的塑性。例如，金属材料的屈服强度和硬度随着晶粒尺寸的减小而提高，同时也不牺牲其塑性和韧性。 纳米材料的表面效应和量子尺寸效应对纳米材料的光学特性有很大的影响，如它的红外吸收谱频带展宽，吸收谱中的精细结构消失，中红外有很强的光吸收能力。 2 纳米氧化物材料的制备方法 纳米微粒(膜)的制备方法包括物理方法、化学方法、膜模拟法等.物理制备方法主要涉及蒸发熔融，凝固形变和粒径缩减等。物理变化过程，具体包括粉碎法、蒸发凝聚法、离子溅射法、冷冻干燥法、电火花放电法、爆炸烧结法等。化学制备纳米微粒(膜)的过程通常包含着基本的化学反应，在反应过程中物质之间的原子组织排列，这种组织排列决定物质的存在形态。化学方法主要有化学反应法、沉淀法、水热合成法、喷雾热解法、溶胶-凝胶法、γ射线辐射法、相转移法等。 2.1 物理制备法 2.1.1 真空冷凝法 用真空蒸发、加热、高频感应等方法使原料气化或形成等粒子体，然后骤冷。其特点纯度高、结晶组织好、粒度可控，但技术设备要求高。 2.1.2 物理粉碎法 通过机械粉碎、电火花爆炸等方法得到纳米粒子。其特点操作简单、成本低，但产品纯度低，颗粒分布不均匀。 2.1.3高能机械球磨法 高能机械球磨法是近年来发展起来的制备纳米材料的一种新的方法，1988 年，日本京都大学导了用该方法制备出了 Al -Fe纳米晶材料。高能机械球磨法是利用球磨机的转动或震动使硬球对原料进行强烈的撞击，研磨和搅拌，把金属或合金粉末粉碎成纳米微粒的方法。目前，采用该方法已成功的制备出了纳米晶纯金属（Fe ， Nb ， W ， Hf ， Zr ， Co ， Cr 等)；不相溶体系的固溶体（Cu -Ta ，Cu -W ，Al -Fe 等)；纳米金属间化合物（Fe -B ， Ti -Al ，Ni -Si ， W -C 等)；纳米金属陶瓷粉等材料。 2.2 膜模拟法 吴庆生等人利用绿豆芽通过生物膜法合成纳CdS[1]。用这种方法制备纳米物质仅仅是个尝试，在现有的试验条件下对它的合成机理还没有做出合理的解释，且与大规模生产还有一定距离。 2.3 化学方法 2.3.1 共沉淀法 共沉淀法是液相化学反应合成金属氧化物纳米颗粒最早采用的方法。赵辉等人在研究 PbO - Nb2O5 -KOH -H2O 体系中[2]，发现采用共沉淀法可直接从水溶液中合成 Pb3Nb2O8 纳米粉。这种合成方法虽成本较低，但仍存在一些缺点，如沉淀通常为胶状物，水洗、过滤较困难；沉淀剂作为杂质易混入；沉淀过程中各种成分可能发生偏析，水洗时部分沉淀物发生溶解。 2.3.2 分步-均一沉淀法 分步-均一沉淀是利用某一化学反应使溶液中的构晶离子由溶液中缓慢地、均匀地释放出来。因此，加入的沉淀剂并不直接与被沉淀组分发生反应，而是通过化学反应让沉淀剂在整个溶液中均匀地、缓慢地析出，让沉淀物均匀地生成。以尿素为沉淀剂制备粒径为40 nm 锐钛矿型二氧化钛超细粒子，并在其表面包覆晶体粒径为10.2 nm 的氧化锌。 2.3.3 溶胶-凝胶法 将金属醇盐或无机盐类经水解形式或者解凝形式形成溶胶物质，然后使溶质聚合胶凝化，经过凝胶干燥，还原焙烧等过程可以得到氧化物，金属单质等纳米材料，这样的方法称之为溶胶凝胶法。法具有所需反应温度低，化学均匀性好，产物纯度高，颗粒细小，粒度分步窄等特点，但是采用金属醇盐作为原料成本高，排放物对环境有污染。溶胶凝胶法制备纳米粉体的工作开始于20 世纪 60 年代：可以制备一系列纳米氧化物，复合氧化物，金属单质及金属薄膜等。 2.3.4 有机配合物前躯体法 有机配合物前躯体法是另一类重要的氧化物纳米晶的制备方法。其原理是采用容易通过热分解取出的多齿配合物，如柠檬酸为分散剂，通过配合物与金属离子的配合作用得到高度分散的复合物前躯体，最后再通过热分解的方法去除有机配合体得到纳米复合氧化物。 2.3.5 等离子增强化学气相沉淀（PECVD）法 该方法等离子增强化学气相沉淀系统中，用高倍稀释硅烷和高倍稀释的掺杂气体（主要是磷烷和硼烷）作为反应气体，在射频和直流双重功率源作用下制备出掺杂纳米硅薄膜（nc-Si:H），并利用高分辨电子显微镜（HREM）、Raman 散射、X射线衍射（XRD）、俄歇电
二维层状材料的制备及研究进展
2019年第16期广东化工第46卷总第402期https://www.wendangku.net/doc/bb9768136.html, ·83· 二维层状材料的制备及研究进展 娄昊*，汪贞贞* (河南师范大学化学化工学院，河南新乡453007) Preparation and Research Progress of Two-dimensional Layered Materials Lou Hao *,Wang Zhenzhen * (School of Chemistry and Chemical Engineering,Henan Normal University,Xinxiang 453007,China) Abstract:Since it was discoveried in 2004,graphene has attracted much attention for its unique properties (high specific surface area and hardness,strong electrical and thermal conductivity).Since then,people have been discovering materials with similar properties to graphene,known as two-dimensional layered materials.Two-dimensional layered materials can also be called nanosheets,including graphene,hexagonal boron nitride (h-BN),transition metal sulfide (MoS 2,WS 2),and transition metal oxide (MnO 2).This paper mainly introduces the research progress of two-dimensional layered materials represented by graphene,h-BN and MoS 2,and prospects the future research of two-dimensional layered materials,providing ideas for the development of two-dimensional layered materials. Keywords:two-dimensional layered material;；nanosheets ；the research progress 1引言 二维层状材料是近几年来材料领域的热点，从广义上来说，单层或者少层的纳米材料都可以被称为二维层状材料。二维层状材料的前驱体具有三维结构，在同一平面内的原子以很强的共价键相连，而不同平面内，即层与层之间的作用力是范德华力。范德华力是一种弱的相互作用力，运用一定的手段，比如超声，剪切，微波加热等方法去克服范德华力，从而可以达到剥离的效果。剥离后的二维层状材料拥有着比前驱体更为优异的性能，具体表现在比表面积更大，导电导热性更强，载流子迁移率和透光率更高等，可以应用于化学传感器，电化学催化，生物传感器等领域。 自2004年Novoselov 等[1]发现石墨烯以来，二维层状材料就引起了世界范围的关注。科研工作者也在尝试各种方法去实现将石墨剥离开来，剥离石墨的技术也渐渐成熟起来。在最近几年，剥离石墨的方法开始运用于其他二维材料，比如MoS 2，h-BN 等，结果表明，这些二维材料有着和石墨一样好的剥离效果，而且因为这些二维层状材料有着和石墨烯相似但又不完全相同的结构，使得这些二维层状材料有着超越石墨烯的潜能，所以新型二维材料有着更为广阔的应用前景。 2几种常见的二维层状材料及其制备方法 2.1石墨烯 石墨烯是最先被发现的二维层状材料，对其的研究和制备方法都较为成熟。石墨烯是由单层或少层碳原子组成，为蜂窝网状结构，C-C 键之间采取sp 2杂化形式，有着许多比石墨优异的性能，其高强度(1.0TPa)，高透光率(80%~97%)，高导热率(5KW·m -1·K -1)和高表面积(2630m 2 /g)分别可应用于航天材料，透明导电膜，导热膜，全碳气凝胶等。但与此同时，石墨烯也有着一些缺点，比如石墨烯的带隙为0，这也限制了石墨烯在半导体材料方面的应用。因此，可以开发出新的二维层状材料去弥补石墨烯本身的不足。 可以稳定并分散石墨烯的溶剂有很多，比如有机溶剂，混合溶剂和超临界流体等。对于有机溶剂的剥离，Hamilton 等[2]把石墨分散到邻氯甲苯(表面张力36.6mN/m)中， 并通过超声离心得到的分散液浓度为0.03 mg/mL 。Economopoulos [3]等用苯甲胺作为分散剂，并进行液相超声，高速离心，得到浓度为 0.5mg/mL 的分散液，增加超声时间，分散液的浓度没有明显变化，用这种方 法剥离的石墨烯的边缘存在结构缺陷，但是表面较为完好，且保留着良好的电化学性能。除了用有机溶剂可以很好地使二维材料剥离开来外，还可以使用混合溶剂和超临界流体进行剥离。2.1.1混合溶剂剥离 对于混合溶剂的剥离，二维纳米材料在液体中的分散可以用 汉森溶解度参数(HSP)[4]进行预测，这是一种半经验的相关关系，用来解释二维材料的分散行为。三个HSP 参数可以用来描述材料和溶剂的特性，分别是，，，分别代表色散力，偶极力和氢键的溶解参数，溶质在溶剂中的分散和溶解过程与溶剂和溶质的三个HSP 参数有关，用Ra 可以描述溶解能力。 R a = Ra 值越小，表示溶质在溶剂中的溶解能力越强，如果一个二维材料和分散液的HSP 参数已知，就可以用Ra 的值预测溶剂分散二维材料的好坏，起到指导的作用。值得注意的是，HSP 理论不但适用于单一溶剂，还适用于混合溶剂。对于混合溶剂其HSP 参数可以用下式表示：=Σ 常使用的混合溶剂是二元溶剂，对于二元溶剂有： =+ =+= + 其中和分别代表两种溶剂的体积分数。所以由以上方程可以预测二维材料在二元溶剂中的分散性能。由混合溶剂的HSP 参数公式我们可以了解到，可以通过改变两种溶剂的体积分数来改变溶剂的HSP 参数，从而找到一个最佳体积比，使得溶剂和石墨烯的HSP 值相接近，这样就可以控制Ra 的值，使得石墨烯能够稳定分散到混合溶剂中。 基于以上理论，可以对混合溶剂剥离石墨的行为进行预测。很多单一溶剂分散二维材料的能力很差，但是若将两种或多种单一溶剂混合，制成二元或多元溶剂，就可以大大提高石墨的剥离效果。 Cai 等[5]运用尖端超声，将乙醇和水混合制成混合溶剂，并通过改变乙醇和水的体积分数来改变剥离效果，结果表明，在一定的超声功率和超声时间下，乙醇和水混合溶剂的表面张力会随着两者体积分数的变化而发生改变，其中，乙醇(45vol%)-水(55vol%)时剥离效果最好。接着改变超声功率和超声时间，优化剥离效果，结果显示，超声功率300W ，超声时间120min 分散液的浓度最高，剥离效果最好。由此归纳出C g =aE 1/2，分散液的浓度与超声输入的能量的平方根成正比，即分散液浓度与超声功率和超声时间乘积的平方根成正比。这为今后对石墨的剥离优化提供了思路。 Zhao [6] 等将正丁醇和N-甲基吡咯烷酮混合，改变正丁醇和N-甲基 [收稿日期]2019-07-14 [作者简介] 娄昊(1997-)，男，河南永城人，本科在读。汪贞贞(1996-)，女，河南信阳人，本科在读。两人为本论文并列第一作者。
二硫化钼的润滑特性
书山有路勤为径，学海无涯苦作舟 二硫化钼的润滑特性 二硫化钼——天然或合成的辉钼矿，以润滑油脂及其他固体润滑剂难比拟 的优点，被誉为“固体润滑之王”而被广泛应用。作为润滑剂要必备两个条件，即材料内部具良好滑移面，材料与基材有很强的附着力。二硫化钼以S—Mo—S 的三明治式夹层相迭加。层内，S—Mo 间以极性键紧密相连。层间，S—S 间以分子键相连，范德华-伦敦力的键合力太弱，当受到很小的剪切应力 后即能断裂产生滑移。而这样的滑移面在每两个夹心层间就有一个。也就是在1μM厚的二硫化钼薄层内就有399 个良好的滑移面。二硫化钼与基材强烈粘附，这也是其他润滑剂，比如石墨也难比拟的。除此外，它还具备有许多良好的润滑特性。（1）温度适应范围宽：高温航空硅油能耐250℃高温，冷冻机油耐-45℃低温，这在润滑油脂中已属姣姣者。而二硫化钼在空气中应用，可在349℃下长期使用，或399℃下短期使用；在真空中，二硫化钼可在1093℃下工作；在氩气等惰性气体中，二硫化钼可在1427℃下工作。除能在高温下工作，二硫化钼还能在-184℃或更低温度下工作。（2）耐重负荷：在重负荷下油脂润滑膜会因变薄甚至消失而使润滑失效。但厚度仅为2.5μm的二硫化钼润滑膜在2800MPa、40m/s 的重负荷、高速度下润滑性能良好。即使负荷加大到3200MPa 超过了钢铁屈服强度，二硫化钼的润滑效能依旧存在。这是其他任何液体和固体润滑剂所难达到的。因此，全世界所产二硫化钼的大部份都被当作“极性添加剂”与油脂合用，比如市面常见的二硫化钼锂基脂、二硫化钼钙基脂、各种二硫化钼齿轮成膜膏等等。（3）耐真空：航天器在500km 以上高空飞行，太空的真空度已达1.3×10-2μPa以上：此时，油脂润滑剂的蒸发已超过它的极限蒸发率。这不仅会使润滑失效，而且挥发气体还会污染仪表和环境，在真空中连石墨润滑剂的润滑性能也会大幅度下降，而二硫化钼在真空条件下
【CN110070920A】一种含单层二硫化钼结构的半导体器件仿真方法【专利】
(19)中华人民共和国国家知识产权局 (12)发明专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请号 201910308935.9 (22)申请日 2019.04.17 (71)申请人 南京邮电大学 地址 210000 江苏省南京市鼓楼区新模范 马路66号 (72)发明人 江斌 渠开放 吉娜 李桂华 王伟 (74)专利代理机构 南京苏高专利商标事务所 (普通合伙) 32204 代理人 柏尚春 (51)Int.Cl. G16C 10/00(2019.01) (54)发明名称一种含单层二硫化钼结构的半导体器件仿真方法(57)摘要本发明公开了一种含单层二硫化钼结构的半导体器件仿真方法，包括以下步骤：(1)从原子层面对单层二硫化钼进行二维材料结构建模；(2)计算单层二硫化钼材料的材料特性；(3)计算单层二硫化钼材料的哈密顿量导入紧束缚模型，得到带有紧束缚哈密顿参数的矩阵；(4)建立半导体器件模型，将含有紧束缚哈密顿参数的矩阵导入半导体器件模型来计算含单层二硫化钼结构的半导体器件的电学特性和输运特性。该仿真系统从二硫化钼的原子层面开始计算，将二维二硫化钼材料使用紧束缚哈密顿矩阵来表示，从而带入进行器件层面的计算，得到含有单层二硫化 钼结构的半导体器件的电学特性和输运特性。权利要求书2页 说明书5页 附图3页CN 110070920 A 2019.07.30 C N 110070920 A
1.一种含单层二硫化钼结构的半导体器件仿真方法，其特征在于，包括以下步骤： (1)从原子层面对单层二硫化钼进行二维材料结构建模； (2)计算单层二硫化钼材料的材料特性，所述材料特性包括材料的能带和态密度； (3)计算单层二硫化钼材料的紧束缚哈密顿量，根据二硫化钼材料中各原子轨道的能带贡献得到原子间的紧束缚参数，计算带有紧束缚哈密顿参数的矩阵； (4)建立半导体器件模型，将含有紧束缚哈密顿参数的矩阵导入该模型来计算含单层二硫化钼结构的半导体器件的电学特性和输运特性。 2.根据权利要求1所述的含单层二硫化钼结构的半导体器件仿真方法，其特征在于：步骤(1)中所述的单层二硫化钼结构模型，具体包括三个原子平面，中间的Mo原子平面将两个六角边平面的S原子隔开，相邻层与层之间依靠微弱的范德华力结合。 3.根据权利要求1所述的含单层二硫化钼结构的半导体器件仿真方法，其特征在于：步骤(2)包括以下过程： (1)构建二硫化钼原胞； (2)对原胞进行弛豫求解使得结构优化至原子最低能量体系； (3)原子最低能量体系进行自洽迭代求解薛定谔方程； (4)在自洽求解基础上固定K点，利用非自洽算法对价电子波函数进行调制，通过调制后的波函数对应的能量得到能带结构和态密度。 4.根据权利要求1所述的含单层二硫化钼结构的半导体器件仿真方法，其特征在于：步骤(3)包括以下过程： (1)将单层二硫化钼材料的紧束缚哈密顿量表示为： 其中[H 0]表示单位原胞的哈密顿量，[H m ]表示单元格与其第m个相邻单元格之间的相互作用所产生的哈密顿量，表示从一个单元格指向其第m个相邻单元格的向量， n表示单层二硫化钼材料的轨道数，表示波矢； (2)将二硫化钼材料单位原胞的紧束缚哈密顿矩阵表示为：其中，和h Mo/Mo 分别表示S原子和S原子、Mo原子和Mo原子之间的相互作用所对应的哈密顿量，而h S/Mo 或者h Mo/S 表示S原子和Mo原子之间的相互作用所对应的哈密顿量； (3)将单层二硫化钼材料的各原子轨道的能带贡献代入紧束缚哈密顿矩阵计算得到对应原子与原子之间的紧束缚参数，设置二硫化钼材料的高对称点附近有较大的权重，则含 有紧束缚哈密顿[H]参数的矩阵S(p)为： 权 利 要 求 书1/2页2CN 110070920 A
国内外公路研究现状与发展趋势
第1章绪论 1.1我国公路现状 交通运输业是国民经济中从事运送货物和旅客的社会生产部门，是国民经济和社会发展的动脉，是经济社会发展的基础行业、先行产业。交通运输主要包括铁路、公路、水运、航空、管道五种运输方式，其中，铁路、水运、航空、管道起着“线”的作用，公路则起着“面”的作用，各种运输方式之间通过公路路网联结起来，形成四通八达、遍布城乡的运输网络。改革开放以来，灵活、快捷的公路运输发展迅速，目前，在综合运输体系中，公路运输客运量、货运量所占比重分别达90％以上和近80％。高速公路是经济发展的必然产物，在交通运输业中有着举足轻重的地位。在设计和建设上，高速公路采取限制出入、分向分车道行驶、汽车专用、全封闭、全立交等较高的技术标准和完善的交通基础设施，为汽车快速、安全、经济、舒适运行创造了条件。与普通公路相比，高速公路具有行车速度快、通行能力大、运输成本低、行车安全、舒适等突出优势，其行车速度比普通公路高出50％以上，通行能力提高了2~6倍,并可降低30％以上的燃油消耗、减少1/3的汽车尾气排放、降低1/3的交通事故率。 新中国成立以来，经过60多年的建设，公路建设有了长足发展。2011年初正值“十一五”规划结束，“十二五”规划伊始。“十一五”时期是我国公路交通发展速度最快、发展质量最好、服务水平提升最为显著的时期。经过4年多的发展，公路交通运输紧张状况已实现总体缓解，基础设施规模迅速扩大，运输服务水平稳步提升，安全保障能力明显增强，为应对国际金融危机、保持经济平稳较快发展、加快经济发展方式转变、促进城乡区域协调发展、保障社会和谐稳定、进一步提高我国的综合国力和国际竞争力作出了重要贡献。 “十一五”前4年，全国累计完成公路建设投资2.93万亿元，年均增长近16％，约为“十一五”预计总投资的1.2倍，也超过了“九五”和“十五”的投资总和。公路建设投资的快速增长，极大地拉动和促进了国民经济的迅猛发展。从公路建设投资占同期全社会固定资产总投资的比重来看，“十一五”期间基本保持在4.5％左右。 在投资带动下，公路网规模不断扩大，截至2009年底，全国公路网总里程达到386万公里，其中高速公路6.51万公里，二级及以上公路42.52万公里，分别较"十五"末增加36.4万公里、2.5万公里和9.4万公里；全国公路网密度由“十五”末的每百平方公里34.8公里提升至40.2公里。预计到2010年底，全国公路网总里程将达到395万公里，高速公路超过7万公里，分别较“十五”末增加45.3万公里与3万公里。农村公路投资规模年均增长30%，总里程将达到345万公里，实现全国96%的乡镇通沥青（水泥）路。 “十一五”期间公路的快速发展，为扩大内需、拉动经济增长作出了突出贡献。特别是2008年以来，为应对国际金融危机，以高速公路为重点，建设步伐进一步加快，“十一五”末高速公路里程将达到"十五"末的1.78倍。“十一五”期间全社会高速公路建设累计投资达2万亿元，直接拉动GDP增长约3万亿元，拉动相关行业产出
二硫化钼材料合成的研究进展
二硫化钼材料合成的研究进展 彭丽芳1,巩飞龙1,徐志强1,刘梦梦1,李峰1,2 (1.河南省表界面科学重点实验室,郑州轻工业学院,河南郑州450002;2.American Advanced Nanotechnonlogy ,LLC ) 摘 要:二硫化钼因具有催化效率高、稳定性好、层结构易于剥离拆分等优点,成为继石墨烯研究热潮后的又一 代表性二维材料。材料的结构影响其性能,因此利用简单的方法制备结构独特和形貌均一的二硫化钼材料成为近年来材料学领域研究的热点之一。二硫化钼材料的制备方法包括物理法和化学法,重点介绍了利用化学法制备各种形貌二硫化钼材料。 关键词:类石墨烯;二硫化钼;合成方法;研究进展中图分类号:TQ136.12 文献标识码:A 文章编号:1006-4990(2019)02-0011-04 Research progress in synthesis of molybdenum disulfide Peng Lifang 1,Gong Feilong 1,Xu Zhiqiang 1,Liu Mengmeng 1,Li Feng 1,2 (1.Key Laboratory of Surface and Interface Science and Technology ,Zhengzhou University of Light Industry , Zhengzhou 450002,China ;2.American Advanced Nanotechnology ,LCC ) Abstract :Molybdenum disulfide (MoS 2),as a typical two-dimensional material with advantages including high catalytic effi ? ciency ,excellent stability and easy exfoliation ,has become a new study following the graphene.The structures could have great effect on their performance ,producing MoS 2with novel structures and well ?definedmorphologies by simple methods therefore became a hotresearch in the fields of materials science ,recently.The synthesis methods of MoS 2included physical method and chemical method.MoS 2with diverse morphologies produced by chemical methodswere mainly introduced.Key words :graphene ?like ;MoS 2;synthesis method ;research progress 二硫化钼(MoS 2)晶体是由钼原子和硫原子以共 价键的方式相连接,形成的三明治状S —Mo —S 结构,层与层之间存在微弱的范德华力。钼原子与硫原子之间的相对位置有一定的差异,因此MoS 2有3种晶体结构:2H -MoS 2(三斜晶系)、3R -MoS 2(斜方对 称晶系)和1T -MoS 2(八面体配位)[1]。MoS 2具有独特的层状结构和低的摩擦系数,最初发现在固体润滑领域有较好的应用[2]。但是,近几年来随着人们对层状MoS 2等结构的深入研究,发现其在电池[3-7]、超级 电容器[8-10]、催化[11-13]等领域都表现出优异的性能。材料的性能往往依赖于其自身结构,因此优化合成方法制备各种结构优异的MoS 2材料,成为改善材料 性能的关键因素。 制备MoS 2的原料一般包括钼源和硫源,钼源有 钼酸钠、钼酸铵、六氯化钼及三氧化钼等;硫源有硫化钠、硫化胺、硫脲及硫代硫酸铵等。MoS 2的制备方法按是否发生化学反应可分为物理方法和化学方 法。物理方法包括机械研磨和超声剥离。对于颗粒状或块状MoS 2材料的合成通常使用机械研磨来制备,这可以保持MoS 2的天然晶格,但对机械设备要求 高、纳米颗粒相对不均匀;对于单层或多层结构 MoS 2材料,一般采用超声剥离法制备,缺点是不能大规模制备,优点是可以制备薄层甚至单层MoS 2纳 米片。相对而言,化学方法制备MoS 2方法较为灵活、形貌较为多变。制备方法包括水热法[4,14-16]、模板法[17-18]、 微乳液合成法[19-21]、有机金属离子-剥离法[22-24]、化学气相沉积法[25-29]。本文着重介绍以不同工艺制备出不同形貌的MoS 2的方法,结构包括纳米粒子、纳 米线(棒)、纳米片、三维结构(球状、花状)等MoS 2的 方法。 1 二硫化钼的合成方法 1.1 水热法/溶剂热法制备二硫化钼 水热法制备MoS 2是将水溶液或有机溶剂作为 收稿日期:2018-08-11 作者简介:彭丽芳(1994—),女,在读硕士研究生,主要研究方向为过渡金属硫化物材料在锂离子电池方向的应用研究,已公开发表文章3篇。通讯作者:李峰;E-mail :lifeng696@https://www.wendangku.net/doc/bb9768136.html, 。 第51卷第2期2019年2月无机盐工业 INORGANIC CHEMICALS INDUSTRY Vol.51No.2Feb.,2019 ·11·