Page 115 - 《摩擦学学报》2020年第6期

798 摩 擦 学 学 报 第 40 卷

Without PLL-g-PEG brush in Lubricant A
Inlet 0 1 16 32 64 128 192 256 512

Outlet
Velocity/(mm/s) Cavitation
PLL-g-PEG brush in Lubricant A
Inlet 0 1 16 32 64 128 192 256 512

Outlet
Velocity/(mm/s)
(a) Lubricant A

Without PLL-g-PEG brush in Lubricant C
Inlet 0 2 8 32 64 192 256 352 512

Outlet
Velocity/(mm/s) Cavitation
PLL-g-PEG brush in Lubricant C
Inlet 0 2 8 32 64 192 256 352 512

Outlet
Velocity/(mm/s)
(b) Lubricant C

Fig. 7 Comparison of interference images at different velocity lubricated by Lubricant A and C
图 7 不同润滑剂润滑时不同速度下的光干涉对比图

水基润滑的机理. 图7(a)中的光干涉图显示：在低卷吸 于记录下的光强变化计算了表面接枝聚合物刷的钢
速度下，添加聚合物PLL-g-PEG后图像的颜色明显变 球和玻璃盘间的接触区内的最小膜厚，膜厚曲线如图8
深，这表明光强发生了变化，光强的变化意味着接触 所示. 发现在低卷吸速度下(低于60 mm/s)，添加聚合
区内钢球和玻璃盘的间隙增大，同时观察到红色虚线 物PLL-g-PEG后的最小膜厚值有所增大，其膜厚相差
方框所示的速度下在出口区的出现了气穴(红色虚线 大约维持在10 nm左右(见图8所示绿色曲线和黑色曲
箭头所示)，这是令人振奋的结果，因为出口区气穴的 线在纵坐标上的差值)，作者认为是由聚合物刷中PEG
出现意味着接触区内水膜俨然形成，试验验证了接枝 侧链结合大量的水分子而形成的一层水化层引起的.
在表面的聚合物刷PLL-g-PEG对于水膜的形成有积极 需要指出的，在试验过程中玻璃盘运转时会不可避免

的影响. 作者认为此时产生的水膜是聚合物PLL-g- 地发生振动，测得的这个差值并非接触区内水膜厚度
PEG结合周围的水分子形成的水化层而非由流体动 的准确值. 随着速度的增加，膜厚曲线显示在对数坐
压效应所致，理由是此刻未添加聚合物PLL-g-PEG的 标下膜厚与速度变化几乎成正比，特别是当速度大于
润滑剂A没有观察到气穴，但随着卷吸速度的增大，例 100 mm/s时可视为已经接近弹流润滑状态，但在图

如大于128 mm/s工况下，二者的出口区均出现了气 8(a)中发现聚合物PLL-g-PEG对于水膜的促成继续发
穴，即此时接触区均有水膜形成了，而此时的水膜被 挥作用，表明在良性溶液中由聚合物刷引起的这层极
视为由流体动压效应产生的. 此外，两者的干涉图像 薄的水化层一直是稳定地存在着. 而对于润滑剂C，加
显示气穴的形状非常相似，进一步证实了这一推断. 入聚合物刷后的膜厚的测量值几乎没有发生变化，如
甘油的体积分数为0.5的润滑剂C也获得了相似的结 图8(b)所示，这表明此时起主导作用的应该是甘油的
果，如图7(b)所示. 黏度效应，这是因为一方面此时溶液的黏度较大而易
图7所示的光干涉图已经证实了水膜的存在，基 于产生良好的流体动压效应，另一方面在非良性溶液