基于聚四氟乙烯和铁及其氧化物的摩擦化学和自润滑机理的研究:反应性分子动力学
编号:365
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更新:2021-07-23 18:32:23 浏览:190次
口头报告
摘要
金属/聚合物界面中的摩擦化学、转移膜的形成在减少磨损和润滑方面起着至关重要的作用。然而,理解分子级界面摩擦化学反应机理和微观结构动态演化行为仍然存在挑战。为了研究气氛环境中铁与聚四氟乙烯(PTFE)之间的摩擦化学反应过程,我们训练并扩展了ReaxFF反应力场,以描述铁-氧-水-PTFE摩擦体系(C/H/O/F/Fe)。通过ReaxFF分子动力学理论计算,我们发现单粗糙峰的机械剪切作用导致PTFE降解和自由基的形成,随后自由基悬键发生氧化和羟基化反应,这与实验报道的结果一致。此外,我们构建了三氧化二铁、纯铁摩擦副与基底为PTFE,PTFE-2OH, PTFE-2COOH等摩擦体系,深入研究了界面摩擦化学反应和转移膜形成机制。纯铁摩擦副系统的计算结果揭示了摩擦化学磨损、Fe-C和Fe-F键合网络是锚定分子链和形成转移膜的重要机制。在Fe2O3摩擦系统中,我们发现羟基可以脱氢形成短而强的螯合键,而羧基主要通过四种螯合键与对偶表面结合,而脱氢的羧基可以形成二齿桥接或二齿螯合键以增强锚定作用。这些研究结果表明,摩擦引起的分子链锚定、转移膜以及取向的弱剪切层在减少摩擦和磨损方面起着关键作用,这也是自润滑的重要因素。
稿件作者
徐强
清华大学摩擦学国家重点实验室
马天宝
清华大学摩擦学国家重点实验室
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