[发明专利]通过外电场控制近壁面液晶排列来降低摩擦系数的方法

说明书

技术领域

本发明属于液晶减摩性能的技术领域，特别涉及外电场控制近壁面的液晶排列降低边界摩擦的方法，用于帮助降低机械运动中摩擦副间的摩擦。

背景技术

降低机械运动过程中摩擦副间的摩擦系数，提高其润滑性能一直是很受关注的问题。由于液晶的特殊结构，使其在运动中起到的良好润滑效果也早就引起了学者们的重视，液晶作为润滑油添加剂或者润滑剂也已有很多研究，液晶在电场下的电粘度效应也一直是研究的关注的问题，目前也有关于外加电场控制摩擦副间液晶的排列以控制摩擦系数的方法，该方法是针对摩擦副间的整个区域的液晶。日本学者采用温度控制液晶的相变，从有序化到无序化的转变来降低摩擦系数，由于摩擦过程中复杂的热效应，这种方法的实用性面临挑战。

发明内容

本发明的目的是降低机械运动摩擦副间的摩擦系数，提出了一种通过外电场控制近壁面液晶排列来降低摩擦系数的方法；采用外加电场主动控制近壁面纳米厚度液晶分子有序化排列来降低摩擦。该方法可以简单、方便、直观的得到达到降低摩擦系数的效果。

本发明提出的一种通过外电场控制近壁面液晶排列来降低摩擦系数的方法，其特征在于，包括以下步骤：

1)将摩擦副置于液晶润滑剂中，使得摩擦副处于充分润滑的状态，该摩擦副至少一端为导电材料；

2)若摩擦副两端均为导电材料，则摩擦副两端作为直流电源的两个电极；若摩擦副一端为导电材料，则以摩擦副导电端作为直流电源的一个电极，在摩擦副非导电端附近设置一个与导电摩擦副表面平行且非接触的辅助电极，作为直流电源的另一个电极；

3)在摩擦副工作前，打开直流电源开关，在设定的时间内在两个电极之间施加设定值的电场，设定的电场值大于500V/mm，但保证液晶膜不被击穿，设定的时间值范围大于10min，关闭电源开关。

4)摩擦副开始工作。

本发明的工作原理：

本发明人通过实验得到：当在摩擦副表面施加电压时摩擦副中液晶分子沿电场取向垂直于摩擦副表面，当撤去电压时，在远离摩擦副表面处的分子取向可逆，而近壁面处的液晶分子取向不可逆且具有分层现象，这种分层结构能够有效地承载并由于层间滑动作用降低摩擦，这时摩擦副工作时，摩擦系数就能得到有效降低。

本发明的特点及有益效果：

该方法实用性强，且不需要在运动过程中一直施加电压，简单、方便的实现了外电场主动控制近壁面液晶取向以达到降低摩擦系数效果。

附图说明

图1采用本方法的实施例测试装置及方法原理示意图；

图2为采用本方法得到的降低液晶润滑摩擦系数的效果。

具体实施方式

本发明提出一种的采用外加电场控制近壁面液晶排列来降低摩擦系数的方法，结合附图及实施例详细说明如下：

本发明提出的一种通过外电场控制近壁面液晶排列来降低摩擦系数的方法，其特征在于，包括以下步骤：

1)将摩擦副置于液晶润滑剂中，使得摩擦副处于充分润滑的状态，该摩擦副至少一端为导电材料；

2)若摩擦副两端均为导电材料，则摩擦副两端作为直流电源的两个电极；若摩擦副一端为导电材料，则以摩擦副导电端作为直流电源的一个电极，在摩擦副非导电端附近设置一个与导电摩擦副表面平行且非接触的辅助电极，作为直流电源的另一个电极；

3)在摩擦副工作前，打开直流电源开关，在设定的时间内在两个电极之间施加设定值的电场，设定的电场值大于500V/mm，但保证液晶膜不被击穿，设定的时间值范围大于10min，关闭电源开关；

4)摩擦副开始工作。

所述液晶液晶润滑剂可采用向列相和近晶相液晶。

本发明方法及实施例，如图1所示，包括以下步骤：

1)本实施例中的摩擦副为氮化硅球4和圆形钢板5，将氮化硅球4放入导电件3内(导电件3为中心具有螺孔的圆台，氮化硅球4放入螺孔中)，然后将导电件3通过螺纹孔与导电件2相连接，并将氮化硅球固定，导电件2通过梁1与主机(图中未示出)相连接，并且与导电件2链接的梁1为绝缘体，将下摩擦副圆形钢板5固定在主机的底座6上，并且与下摩擦副圆形钢板5连接的底座6也是绝缘体；本实施例中摩擦副间的间隙为0.4mm～0.45mm；

2)在主机启动前，将直流电源的正负电极分别加在下摩擦副圆形钢板5和与氮化硅球4相连的导电件2上；