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表面結構可影響附著力

公告類型: 奈米新知
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表面結構會影響介面之間的摩擦力與附著力並非新概念,但是一直未有專家學者以奈米微粒進行驗證此概念的實驗。最近,南韓的研究人員使用各種不同形狀的金奈米粒子來探討表面上的原子堆疊密度對其摩擦特性的影響。

領導韓國基礎科學研究所(Institute for Basic Science)及南韓先進科技學院(Korean Advanced Institute
of Science and Technology)
團隊進行這項實驗的Jeong Young Park表示,早在達文西的時代,人們就發現幾何與摩擦力之間關係密切。最近該團隊比較了擁有平整表面的立方體金奈米微粒以及擁有粗糙斜面的六八面體(hexoctahedral)奈米粒子,發現平整表面的摩擦力較大。他認為表面平坦整齊代表接觸面有較多原子,將導致附著力與摩擦力增加。此結果的影向遍級奈米機電系統裝置(NEMS)或催化等各種應用層面。

該團隊使用配備氮化矽探針的原子力顯微鏡(AFM),測量矽基板上直徑50100 nm的金奈米微粒與探針間的拉拔力,藉以推斷粒子所受的摩擦力與附著力。研究人員分別取得奈米粒子與矽基板的AFM影像,以比對各種粒子及矽基板的奈米機械性質。

Park的團隊採用金為實驗對象是因為他們在自行合成奈米微粒時,能充分掌控粒子形狀。雖然也有其他團隊研究奈米粒子的磨潤性質,但並不能控制粒子形狀。此外,金奈米微粒的另一項優點是不容易在空氣中產生反應。金奈米微粒在合成時必須覆蓋某種有機材料以控制成長過程,雖然此覆蓋層會影響摩擦力與附著力,但它很容易移除,顯示出裸露的立方體奈米粒子的附著力大於六八面體奈米粒子。

Park表示,過去磨潤學界的研究多著重於單晶體與薄膜。由於原子力顯微鏡探針與奈米粒子之間的交互作用可能產生滑動現象,再加上其他技術問題,對奈米粒子的研究很不容易進行。不過本次實驗中研究人員並未觀察到滑動現象,因此得以測量到非常穩定的訊號並推斷出摩擦力與附著力。

研究團隊接下來將會探討加入有機分子後奈米粒子的奈米機械性質變化,以及潤滑劑與自組裝有機單層的影響力。詳見近期出刊的Nanotechnology | DOI: 10.1088/0957-4484/26/13/135707。


原始網站:http://nano.nchc.org.tw/index.php?apps=news&mod=welcome&action=show&gid=1026
譯者/譯者服務單位:洪士傑/奈米科學網特約譯者   責任編輯:蔡雅芝
發布日期: 2015/05/11
發布人員: 王芊樺