纳米粗糙间隙中季戊四醇四酯的薄膜润滑行为

采用分子动力学模拟方法建立光滑和粗糙2种固体壁面结构,研究季戊四醇四酯润滑剂在不同压力、薄膜厚度下,在恒定剪切速度和温度下的薄膜润滑行为。分析壁面间润滑薄膜的密度分布,以及剪切过程中润滑剂的速度分布。输出固体壁面在x向和z向的力学响应,并计算摩擦因数。结果表明：表面纳米结构降低了润滑薄膜的厚度,减弱了润滑薄膜分层现象;当润滑薄膜厚度较大时,V形纳米沟槽有助于减小薄膜润滑系统的摩擦因数;润滑薄膜厚度较小时,V形纳米沟槽表面润滑状态容易从流体润滑转变到边界润滑状态,摩擦因数增大。     

季戊四醇油酸酯膜厚测量及薄膜润滑研究

运用光干涉法相对光强原理,通过纳米级润滑膜厚度测量仪测量了不同温度、不同载荷下纳米间隙中环境友好润滑剂季戊四醇油酸酯的油膜厚度。探究了膜厚与速度、载荷、温度之间的关系,观察了薄膜润滑现象。结果表明：在对数坐标系下,膜厚与速度具有一定的线性关系,在速度较高时,线性关系更强,润滑剂具有流体效应。载荷对膜厚的影响远小于速度对膜厚的影响,温度对膜厚的影响主要表现在温度越高时,润滑剂的黏度越低,润滑剂的膜厚越薄。     

分子动力学模拟巴氏合金界面磁性液体润滑行为

磁性液体因其顺磁可控的流变特性,可满足极端工况对滑动轴承润滑油膜稳定性不断提高的要求,在轴承润滑方面具有良好的应用前景。为探究磁性液体微观润滑机制,采用分子动力学模拟方法构建和优化巴氏合金界面磁性液体润滑的微观模型,并根据实际工况进行限制性剪切模拟,研究温度和剪切速度对PAO6基磁性液体在巴氏合金界面润滑行为的影响;通过分析滑动过程中相对浓度分布、温度分布、速度分布、均方位移和界面吸附能等参数的变化,从分子层面揭示磁性液体微观润滑的作用机制。结果表明：PAO6基磁性液体具有良好的扩散性和散热性,可以粘附在巴氏合金摩擦界面起到很好的承载和减磨作用;在高温和高剪切速度下,磁性液体润滑膜仍呈现出良好的稳定性,磁性颗粒具有良好的扩散能力。研究结果有助于完善纳米薄膜润滑理论,对磁性液体的工程应用具有现实指导意义。     

纳米薄膜润滑及其改性的分子动力学模拟

研究了纯正十三烷和含有摩尔分数为10％的多面体倍半硅氧烷材料T8H8的正十三烷两种润滑膜在不同剪切速率下的纳米薄膜润滑行为。首先建立了长链分子间的作用力模型,接着运用分子动力学模拟的方法得到了两种润滑膜分别在1 m／s、5 m／s、10 m／s和20 m／s四种不同剪切速率下所受到的平均剪应力以及沿着膜厚方向的速度、密度和平均温度分布,考察了一些特殊的物理现象。结果表明:分层和层间滑移现象在两种润滑膜的各种剪切速率下都会发生,是纳米薄膜润滑中的普遍现象;随着剪切速率的不断增加,两种润滑膜内部的温度都在不断升高。在各种剪切速率下,润滑膜中心层的温度总是达到最高值;T8H8加入到纯正十三烷中能显著降低润滑膜所受到的剪切应力和内部产生的温度,达到改善润滑剂润滑效果的作用。     

正庚烷薄膜润滑的分子动力学模拟

研究以正庚烷作为润滑剂时薄膜润滑膜的结构特性和摩擦特性。采用分子动力学的方法建立薄膜润滑的计算体系,探究温度和压力对润滑油膜结构组成、滑移现象和摩擦特性的影响。结果表明,纳米量级润滑膜显现出“分层”的类固性;温度越高,固液分子之间吸附作用越强,越不易发生界面滑移,摩擦力越大;压力越大,层状结构越突出,类固性越强,越不易发生界面滑移,摩擦力越大;薄膜润滑是一种过渡状态,且是一种可以独立存在的过渡状态。     

季戊四醇油酸丙烯酸混合酯的合成及性能研究

以季戊四醇、丙烯酸、油酸为原料通过两步法合成一系列黏度可控的混合酯,利用红外光谱表征混合酯的化学结构,考察混合酯的黏温性能、摩擦磨损性能、热稳定性、挥发损失和铜片腐蚀性能。研究结果表明:所合成的混合酯黏度范围宽,40℃时的黏度在73~483 mm2/s之间,黏度指数约180,倾点在-36~-20℃之间;混合酯的分解温度超过400℃,挥发损失低,铜片腐蚀轻微,是一类性能优良的合成酯类油。     

单晶铜薄膜纳米压痕过程的分子动力学模拟

使用三维分子动力学方法模拟了单晶铜薄膜的纳米压痕过程,研究了压头半径对纳米压痕过程的影响;采用Morse势函数计算试样原子与压头原子之间、试样原子之间的相互作用关系.结果表明:单晶铜薄膜纳米压痕的力学机理是非晶态产生的变形;纳米压痕过程具有尺寸效应,压头大小对单晶铜薄膜纳米压痕的分子动力学模拟结果有显著的影响.     

纳米连接过程的分子动力学模拟研究进展

纳米材料因其特有的结构和性能而得到广泛的应用，纳米连接技术也随之发展起来。在纳米加工领域，虽然有很多先进的显微分析手段，但由于实时观察技术的限制，材料的很多现象和行为很难通过实验进行观测和分析，而分子动力学适用于几纳米到几十纳米的三维空间尺度和纳秒以下的时间尺度，同纳米加工领域很多过程的时间尺度和空间尺度保持一致，因此，利用分子动力学模拟纳米材料性能和连接过程原子的动力学行为是可行的。综述了纳米材料（包括纳米多层膜、纳米线、碳纳米管、纳米颗粒）在纳米连接过程以及连接大尺寸材料过程中的分子动力学模拟研究进展，模拟结果与实验结果基本吻合。结合最新研究进展，讨论了分子动力学模拟在纳米连接应用中的存在问题、解决办法和发展趋势。     

含石墨烯润滑油润滑机制的分子动力学模拟

采用分子动力学方法研究石墨烯作为正十六烷烃(C_(16)H_(34))润滑油的添加剂对氮化硅-轴承钢(Si_3N_4-GCr15)摩擦副润滑性能的影响,分析石墨烯质量分数、压力及剪切速度对薄膜润滑区域范德华能、剪切应力及类固膜厚度的影响规律。研究表明:适量的石墨烯可以提高润滑区域的范德华能,增加类固膜厚度,降低Si_3N_4-GCr15摩擦副的剪切应力,减少摩擦副间摩擦力;石墨烯摩尔质量分数为2.5%时,润滑区域范德华能最大,剪切应力最小;添加石墨烯后,范德华能、剪切应力及类固膜厚度随着压力和剪切速度的变化而较为平稳,而没有添加石墨烯时三者出现较大的波动。可见,石墨烯作为添加剂,改变了压力、剪切速度影响下润滑区域范德华能、剪切应力、类固膜厚度的变化规律。     

含纳米氧化锌丁腈橡胶摩擦学行为的分子动力学模拟

运用分子动力学模拟方法研究纳米氧化锌改善丁腈橡胶摩擦学行为的微观机制,考察纳米氧化锌增强丁腈橡胶的原子运动速度、剪切动力学与摩擦因数。结果表明:在剪切条件下,纳米氧化锌增强丁腈橡胶分子链段沿剪切方向分布完整连续,纳米氧化锌的存在提高了丁腈橡胶分子链的刚性;纳米氧化锌增强丁腈橡胶上下摩擦界面的原子运动速度峰值分别比纯丁腈橡胶材料的低11.8%与37.1%,说明纳米氧化锌的存在限制了胶料摩擦表面原子的热力学运动,减小了胶料摩擦剪切变形的程度;与纯丁腈橡胶材料相比,纳米氧化锌增强丁腈橡胶具有更低的摩擦因数,纳米氧化锌的存在增强了橡胶分子链的结合力,提高了胶料抵御剪切变形的能力,改善了胶料的摩擦学性能。     

Molecular dynamics simulation of poiseuille flow in ultra thin film

The effect of a solid wall on Poiseuille flow of ultra thin film has been simulated by molecular dynamics for a simple Lennard-Jones fluid. Results showed that the velocity profile and flow are consistent with the prediction of the Stokes equations when the film thickness is considerably greater than the molecular ‘diameter’; that Poiseuille or hydrodynamic flow will be blocked by the solid walls, and the effective viscosity will increase as the film thickness corresponds more closely to only a few molecular diameters; and that when the film thickness is reduced to just the molecular diameter, the fluid molecules between the walls will be solidified or crystallised, and the Poiseuille flow will vanish. This may be one of the mechanisms of transition from hydrodynamic to boundary lubrication.     

超薄含水油膜Couette流润滑特性的分子动力学模拟

基于分子动力学方法,建立超薄含水柴油膜的全原子分子模型,进行不同含水率下油膜Couette流的润滑特性研究。在相同剪切速度作用下,分析含水油膜的微观结构、速度分布、整体键取向参数、剪切黏度等性质。发现不含水时油膜形成了类固体层,不具有流动性,且在剪切过程中黏度值下降,即表现出剪切时间稀化现象;而含水工况下,油膜出现分层结构,流速符合Couette流的流动特性;且含水率越高,油膜的分层现象越明显,链烃的有序性越强,致使油水混合薄膜的剪切黏度值也越低,呈现出非牛顿流体性质,此时油膜固有的剪切稀化特性被削弱。研究表明,水分子由于具有较强的分子间作用力,能促使油膜中的有机分子重新排布,从而对油膜的润滑性能产生较大改变。     

类金刚石膜生长特性的分子动力学模拟

类金刚石膜(Diamond-like Carbon,DLC)的沉积过程直接影响着薄膜分子结构,从而决定着最终薄膜的物理化学特性。采用分子动力学模拟的方法,计算了以C原子为沉积物,在50eV和100eV入射能量下制备无氢DLC膜的动力学过程,详细考察了不同生长阶段表面生成膜的生长特性。通过比较,模拟结果观察到并揭示出在一定的入射能量冲击下,基体表面薄膜的一种新的点—链—网成长过程及薄膜形成机制。同时发现,随着入射能量的增加,基底的逃逸原子数亦相应增加,基底原子向表面薄膜的扩散和渗透距离变长,薄膜密度在入射能量较高时,变化数量及趋势基本一致。     

金属薄膜内部超短激光诱导层裂的分子动力学模拟

采用耦合一维双温模型的分子动力学方法,对金属薄膜内部激光诱导层裂的动态过程提供了一个详尽的微观描述,确定了层裂位置和层裂开始的标志,预测了不同靶厚下的层裂厚度及其对层裂开始时间的影响。     

分子动力学仿真技术在超精密加工领域中的应用

分子动力学仿真在超精密及微细加工中的作用已显示出良好的前景，较系统描述了分子动力学中采用的势函，仿真过程中的切屑形成、切削力、切削温度及表面质量，仿真算法与边界条件等内容；并结合实际分析了仿真图形的物理意义。最后给出了存在的问题和改进措施。     

A Molecular Dynamics Study of Lubrication Rheology of Polymer Fluids

This study investigated the characteristics of lubrication rheology for polymer fluids using the molecular dynamics method. The confining potential and FENE potential were used to describe the bonding force in a polymer chain. Both Poiseuille and Couette flows were simulated and the results are presented for the density distribution, velocity profiles, slip ratio, viscosity, and relation between shear stress and shear rate. The effects of the number of molecular layers and film thickness on the rheology characteristics were also investigated.     

正十六烷基础油中减摩剂和分散剂相互作用的分子动力学模拟

采用分子动力学模拟加入减摩剂单油酸甘油酯(GMO)和分散剂聚异丁烯琥珀酰亚胺-多胺(PIBSA-PAM)的正十六烷基础油在不同压力条件下剪切时的摩擦学特性.构建光滑铁壁面的纳米间隙润滑剂模型,对GMO分子、PIBSA-PAM分子和壁面之间的吸附和团聚行为进行阐释,得出润滑油膜中每种分子的密度分布及剪切过程中的速度分布,...     

Molecular dynamics study of the interfacial slip phenomenon in ultrathin lubricating films

The tribological performance of thin films of a liquid alkane has been studied through a molecular dynamics simulation with particular attention being paid to the phenomenon of interfacial slip. The model system for the simulation consists of two solid walls, with the lubricant molecules confined between them. Molecules of n‐decane (C₁₀H₂₂) were chosen to represent the lubricant molecules. The results of the simulation show: the average velocity of decane molecules in a Couette flow exhibits largely a linear distribution, but with a slip velocity at the solid‐liquid interface; when the simulations are performed at different temperatures, the slip ratios were found to vary with temperature; slip behaviour depends strongly on the solid‐fluid interaction; and slip ratios increase with decreasing film thickness, suggesting that slip in the thin films is a confinement‐related phenomenon.