[发明专利]一种基于驻极电荷电子效应降低摩擦的方法

权利要求书

1.一种基于驻极电荷电子效应降低摩擦的方法，其特征在于具体步骤如下：

制备SiO₂驻极体sol-gel前驱液；将要进行旋涂的基底部件经过清洗装置后装入匀胶机；用旋涂法在基底上动态滴胶形成SiO₂湿凝胶，将其送入烘箱烘干，然后在真空管式炉中进行高温退火处理；将涂覆好的SiO₂薄膜放在直流高压电场中进行电晕放电轰击薄膜，两电极间形成的高压电场会使电介质和针尖与薄膜表面之间的空气击穿，向SiO₂薄膜内驻入电荷，形成SiO₂驻极体薄膜；将等参数下驻入电荷的两片带有SiO₂驻极体薄膜的摩擦副进行面-面对磨，启动主机，摩擦副开始工作，测试摩擦副表面的摩擦系数。

2.如权利要求1所述的方法，其特征在于所述驻极体材料来源为生物驻极体材料、无机驻极体材料或者高分子聚合物驻极体材料；所述基底部件材质为单晶硅片、不锈钢或轴承钢。

3.如权利要求1所述的方法，其特征在于所述SiO₂驻极体sol-gel前驱液采用正硅酸乙酯、乙醇与异丙醇的混合物、去离子水和体积百分比浓度为36 %～38 %盐酸为原料，将正硅酸乙酯和所需乙醇与异丙醇的混合物的一半加入到三口烧杯中，在带有油浴加热装置的磁力搅拌器上搅拌1-2h，将溶液温度恒定在40-90℃将H₂O和剩余乙醇与异丙醇的混合物以及催化剂HCl缓慢加入三口烧杯中，持续搅拌5-15h，即可得到透明的SiO₂溶胶，最后将所得溶胶室温静置10-30h。

4.如权利要求3所述的方法，其特征在于所述去离子水与正硅酸乙酯的体积比为6；乙醇与异丙醇的混合物与正硅酸乙酯的体积比为8；盐酸与正硅酸乙酯的体积比为29×10^-3。

5.如权利要求1所述的方法，其特征在于所述清洗装置中依次用丙酮、无水乙醇、去离子水经超声波清洗10-30min，用N₂干燥后备用。

6.如权利要求1所述的方法，其特征在于所述送入烘箱烘干的条件：35-55℃，1-2h。

7.如权利要求1所述的方法，其特征在于所述旋涂法是将清洗干净的Si(100)基片衬底置于匀胶机上，用胶头滴管吸取SiO₂驻极体sol-gel前驱液以动态滴胶的方式滴加于硅基片的表面形成湿膜，启动匀胶机并以300-1000rpm的速度滴胶5-15s，再以2000-4000rpm的速度旋涂20-30s；将旋涂后得到的SiO₂湿膜送入烘箱中以50-100℃的温度烘干1-2h。

8.如权利要求1所述的方法，其特征在于所述高温退火处理是将干燥后的SiO₂薄膜送入真空管式炉，以1-5℃/min的升温速率升温至600-1100℃，保温0.5-1h后随炉冷却。

9.如权利要求1所述的方法，其特征在于所述驻极体的形成是将涂覆好的SiO₂薄膜放在直流高压电场中进行电晕放电轰击SiO₂薄膜，向SiO₂薄膜内驻入电荷，所用的驻极充电电压为5-15kv，栅极充电电压为0.5-1kv，针尖与SiO₂薄膜表面的距离为10-50mm，栅极与薄膜表面的距离为1-5mm，充电时间为5-10min。

10.如权利要求1所述的方法，其特征在于所述的摩擦测试是将两片SiO₂驻极体的进行面-面对磨，摩擦是载荷为2-20N，摩擦频率为1-5Hz，摩擦时间为30-600min。