[发明专利]一种新型离子液体润滑膜的制备方法

说明书

本发明公开了一种新型离子液体润滑膜的制备方法，包含如下步骤：A.以单晶硅片抛光、清洗后作为基底材料；B.离子液体合成；C.滑膜成型处理。使用本方法合成的离子液体润滑膜，能够表现出较好的抗磨减摩性能和较长的耐磨寿命。

技术领域

本发明涉及一种新型离子液体润滑膜的制备方法。

背景技术

微机电系(Micro-electro-mechanical Systems，简称MEMS)是微/纳米技术研究的一个重要方向，在MEMS应用中存在严重的粘着、磨损和摩擦失效等摩擦学问题，因此最大限度地降低磨损减小摩擦，是保证微/纳米装置及MEMS功能和寿命的关键。

超薄膜润滑是指通过一定的实验技术，在MEMS材料表面制备出单或多分子层的超薄膜(厚度为纳米级)，可以在不降低其承载能力的情况下，显著降低表面的摩擦系数，甚至出现超滑状态，被认为MEMS中最理想的润滑手段之一。根据成膜机理的不同，已研制出以下几种类型的分子膜：自组装膜(Self-assembled monolayer)、LB膜(Langmuir-Blodgett)、分子沉积膜(Molecular deposition film)等。由于离子液体具有非常优异的摩擦学性能、良好的导电性和分子中较强的静电力，使其在润滑薄膜方面显示出了潜在的应用价值，目前离子液体作为润滑材料在宏观摩擦学范畴已广泛应用，使利用离子液体超薄膜来改善微/纳米装置及MEMS中的摩擦和粘着问题成为可能。

发明内容

本发明的目的在于提供了一种新型离子液体润滑膜的制备方法。

本发明的目的主要通过以下技术方案实现：

提供一种新型离子液体润滑膜的制备方法，其特征在于，包含如下步骤：

A.基底材料的选择

单晶硅片抛光、清洗后作为基底材料；

B.离子液体合成

b1.加入0.1mol N-甲基咪唑，在N2气保护加入0.1mol氯代正烷烃，得到中间体1-甲基-3-烷基咪唑氯盐；

b2.将0.1mol1-甲基-3-烷基咪唑氯盐、0.12mol九氟丁磺酸钾和200mL去离子水，在40°温度下水搅拌反应24h，静置冷却后加入200mL二氯甲烷；

b3.抽滤步骤b2的反应溶液中，静置分层，取二氯甲烷层；

b4.使用30mL去离子水多次洗涤b3的产物，旋蒸除去二氯甲烷，置于真空干燥箱中70温度真空干燥24h，得到1-甲基-3-烷基咪唑九氟丁磺酸盐；

C.滑膜成型处理

c1.将离子液体溶于丙酮中，配制成质量百分浓度0.25wt％的溶液；

c2.利用匀胶机在3000rpm的转速下旋涂于处理好的单晶硅片上；

c3.在100℃下真空干燥箱中热处理2h。

进一步的，所述1-甲基-3-烷基咪唑九氟丁磺酸盐由通式I表示：

进一步的，所述通式I中R为C₄H₉、C₆H₃和C₈H₁₇中的一种。

进一步的，所述1-甲基-3-烷基咪唑氯盐为：1-甲基-3-丁基咪唑氯盐或1-甲基-3-已基咪唑氯盐。

进一步的，所述1-甲基-3-烷基咪唑氯盐可用1-辛基-3-丁基咪唑氯盐中替代。