Refine
Year of publication
- 2019 (2)
Document Type
Has Fulltext
- yes (2)
Is part of the Bibliography
- yes (2)
Scientific Unit
Single layer graphene induces load-bearing molecular layering at the hexadecane-steel interface
(2019)
The influence of a single layer graphene on the interface between a polished steel surface and the model lubricant hexadecane is explored by high-resolution force microscopy. Nanometer-scale friction is reduced by a factor of three on graphene compared to the steel substrate, with an ordered layer of hexadecane adsorbed on the graphene. Graphene furthermore induces a molecular ordering in the confined lubricant with an average range of 4–5 layers and with a strongly increased load-bearing capacity compared to the lubricant on the bare steel substrate.
In dieser Arbeit wurde mittels dynamischer Scherkraftmikroskopie der Einfluss chemischer und physikalischer Oberflächeneigenschaften auf die Struktur und die Schereigenschaften unpolarer und ionischen Flüssigkeiten im nanoskaligen Spalt untersucht. Es konnte gezeigt werden, dass die Schereigenschaften im nanoskaligen Spalt entscheidend von der Ausprägung und der Struktur der molekularen Lagenbildung beeinflusst werden. Diese hängt wiederum von den chemischen und physikalischen Eigenschaften der einschnürenden Oberflächen ab. Die Affinität der Flüssigkeitsmoleküle zu den Oberflächen bestimmt dabei die Orientierung der Moleküle im Spalt sowie die Anzahl der zu beobachteten Lagen. Molekulare Lagenbildung wurde in allen untersuchten Flüssigkeiten und auf allen untersuchten Substraten beobachtet. Dabei handelte es sich sowohl um einfache als auch um technisch relevante Substrate und Flüssigkeiten. Auch konnte gezeigt werden, dass Schersteifigkeit und -Dämpfung im nanoskaligen Spalt nicht von der Normalkraft sondern nur von der Anzahl der molekularen Lagen im Spalt abhängen. Mittels elektrochemischer Methoden war es möglich die molekulare Lagenbildung sowie die Schereigenschaften ionischer Flüssigkeiten zu kontrollieren. Die Wahl geeigneter Materialien, Beschichtungen oder das Anlegen von elektrischen Potenzialen ermöglicht damit die aktive Kontrolle der molekularen Struktur und der Schereigenschaften im nanoskaligen Spalt.
