C60复合LB膜摩擦学行为

C₆₀自1985年被发现以来，由于其分子级的高度对称性球形结构，*的抗压能力和硬度，较低的表面能级很好的化学稳定性，被认为可能成为新一代超级润滑材料。美国B.Bhushan等发现C₆₀的复合膜不仅可以大幅度降低C₆₀的摩擦系数（利用摩擦系数仪测试摩擦其摩擦系数），还能提高其耐磨寿命。C₆₀没有两亲性基团，但可以与两亲分子在气/液界面形成稳定的复合LB膜。张军等在玻璃基片上沉积了不同层数的C₆₀-SA（硬脂酸）LB膜，并考察了摩擦学特征。发现其与GCr₁₅钢球摩擦副之间的摩擦系数要比C₆₀-C70LB膜与GCr₁₅钢球摩擦副小，而耐磨性要较单纯脂肪酸LB膜好。后来他们又对机理进行了推测，认为是复合膜中的C₆₀与具有长链的硬脂酸的协同效应的结果，一方面是长链分子起减小摩擦作用，而C₆₀起到承重作用。

    薛群基等制备C₆₀/BA（山嵛酸）复合LB膜和C₆₀/AA（花生酸）复合LB膜，他们认为上述复合膜之所以显示较小的摩擦力，主要是因为C₆₀的“微滚动”作用。杨光红等通过制备纯C₆₀膜，C₆₀/AA复合LB膜及两种限域体系C₆₀复合LB膜（C₆₀/SA/AA/OA复合LB膜和C₆₀/SA/BA/OA LB膜），并比较研究它们的摩擦力和耐磨寿命，结果发现，C₆₀/SA/BA/OA LB膜表现出更低的摩擦系数，而C₆₀/SA/AA/OA LB膜具有更好的抗磨能力。他们认为，在限域体系C₆₀复合LB膜中，C₆₀存在两种结构，一种是尺寸分布在150~230nm之间的大聚集体，另一种是尺寸小于20nm的小聚集体。微摩擦学研究表明，C₆₀大聚集体对应较高的摩擦力，“棘轮效应”明显；C₆₀小聚集体则显现出“微滚动”效应，具有很低的摩擦力。宏观摩擦学研究表面，C₆₀大聚集体主要起支撑载荷和耐磨作用，并随其分散性的提高及粒径的减小，C₆₀复合LB膜的耐磨寿命大幅度提高；而C₆₀小聚集体主要起减磨总用。C₆₀复合LB膜的摩擦系数随载荷的增大而降低，具有和边界润滑膜相似的摩擦系数-载荷关系。

    注：C₆₀复合LB膜的摩擦系数的测试需要用到高测试仪器，如摩擦系数仪。