不同角度晶界对单层多晶二硫化钼摩擦性能的影响

目的考察不同角度晶界对单层多晶二硫化钼纳米片摩擦性能的影响,并探究其摩擦耗散机理。方法用化学气相沉积法(CVD)制备单层多晶二硫化钼(MoS2),通过原子力显微镜力曲线测试和摩擦力实验,分别得出无晶界区域和晶界处的粘附力、摩擦系数、摩擦耗散。结果对于单层多晶MoS2,无晶界区域粘附力为7.20 nN,不同角度晶界处粘附力为11.11nN至11.40 nN。无晶界区域及−6°、33°、88°晶界区域(400 nm×400 nm)摩擦系数分别为0.00619、0.00645、0.00737和0.01760。在30~150 nN法向载荷范围内,探针经过无晶界区域产生的摩擦耗散变化范围为33.93×10^−16~46.88×10^−16 J,−6°晶界区域为37.15×10^−16~52.09×10^−16 J,33°晶界区域为38.76×10^−16~55.18×10^−16 J,88°晶界区域为46.59×10^−16~59.72×10^−16 J。结论晶界处吸附的极性粒子加强了探针与MoS2表面的相互作用,使得晶界处的粘附力比无晶界区域的大,但晶界角度对粘附力的影响不大。在一定测试范围内,晶界区域的摩擦系数要比无晶界区域的摩擦系数大,并随晶界角度增加而增大,摩擦过程中晶界区域产生的摩擦耗散也比无晶界区域多。晶界角度的不同可能会造成晶界处的弯曲刚度存在差异,从而探针滑移经过不同角度晶界时导致不同程度的褶皱效应。并且随着法向载荷的增大,探针在MoS2表面引起的面内变形程度越来越高,这样会引起表面褶皱效应,从而导致摩擦过程中产生的能量耗散随晶界角度和法向载荷增大而增加。