Page 48 - 摩擦学学报2025年第8期

1146 摩擦学学报（中英文） 第 45 卷

(a) (b) (c)

Hydroxy CH 3 OH/H 2 O
Si Si
Si
(e)
O F2C O
(d) O F2C CF2
F2C O F2C O CF2 O
O CF2 CF2 (f)
O CF2 CF2
CF2
CF2 O O
O O O
O OCH3 Si Si
OCH3 Si O O O
Silicon H3CO H3CO OCH3 OCH3 Si Si O Si
Si H3CO H3CO
OCH3 OCH3
Si H3CO O
H3CO O O
O
F2C F2C
F2C O F2C O
O F2C O F2C
F2C F2C
O CF2 CF2
O CF2 O CF2 O
= (CH 3 O) 3 SiOCH 2 CF 2 O(CF 2 CF 2 O) p (CF 2 O) q CF 2 OCH 2 OSi(OCH 3 ) 3
Fig. 7 The self-assembly process of telechelic perfluoropolyether films on the surface of silicon wafer
图 7 遥爪型全氟聚醚膜在硅片表面自组装过程示意图

(a) (b) 120 Silicon
115 1.00% PFSi
0.75% PFSi
0.50% PFSi
Contact angle/ (°) 100
Steel wool 110 0.25% PFSi
Load 105
95
90
Sticky tape 85
Silicon wafer 80
0 2 4 6 8 10
Times/10 3
Fig. 8 (a) Simulated accelerated wear test equipment and (b) water contact angles of different friction times to
the surface of the silicon wafer
图 8 (a)模拟加速磨损试验设备及(b)不同摩擦次数后的硅片表面的水接触角

接触角出现下降，但水接触角依旧大于90°，表明在钢 可以发现，PFSi形成的多层结构能够提供较好的保
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丝绒摩擦破坏作用下，PFSi的多层结构能够有效保 护 ，如图10所示，一方面Si-O-Si刚性骨架在摩擦过
护硅片. 当摩擦次数达到5 000次时，质量分数低于 程中起到一定的保护作用，降低钢丝绒对全氟聚醚层
0.5%的PFSi的硅片失去疏水能力，继续增大摩擦次数 的冲击；另一方面，当多层结构的表层被破坏后，其下
到10 000次，质量分数为0.75%的硅片的水接触角与 层相对完整的结构能够为硅片提供保护，同时残存的
纯硅片接近，只有1%的PFSi-2能够在10 000次加速磨 全氟聚醚链继续维持其表面疏水的能力. 此外，PFSi
损后仍能保持其疏水能力，此外，通过对硅片表面磨损 质量分数降低只会影响多层膜的厚度，因此不同质量
情况观察可以发现，质量分数为1%的PFSi在3 000次 分数下PFSi磨损后的水接触角变化较为显著. 在两亲
和10 000次磨损时，其表面的磨痕变化并不明显，磨 性遥爪型聚合物自组装结构的影响下，PFSi形成的多
斑形貌也以沟槽为主，并未观测到明显的固体结构成 层膜结构能够有效地保护固体表面，提高固体表面的
块脱落的现象，如图9所示. 这表明PFSi在高质量分数 耐磨损性能. 此外，XRD显示Si-O键键长随PFSi质量
下形成的多层结构在较长时间的磨损破坏下能够维 分数增大而减小，如图11所示，这一变化进一步提高
持其性能，因此，质量分数的提升有利于自组装结构 了自组装膜的耐磨性.

的表面性能和磨损寿命. 2.5 自组装膜的电化学行为
结合磨损前后硅片表面结构及水接触角的变化 通过考察电化学行为以研究全氟聚醚自组装膜