《納米級潤滑膜在移動雷射輻射下的熱損耗行為計算研究》是依託武漢理工大學，由李蓓擔任項目負責人的青年科學基金項目。
基本介紹
- 中文名：納米級潤滑膜在移動雷射輻射下的熱損耗行為計算研究
- 項目類別：青年科學基金項目
- 項目負責人：李蓓
- 依託單位：武漢理工大學
項目摘要,結題摘要,
項目摘要
全氟聚醚潤滑油因其良好的熱和化學穩定性、較低的揮發性和卓越的成膜性能等，被廣泛套用於計算機磁存儲系統中。然而，隨著新興的熱輔助磁存儲技術的發展，納米級潤滑膜在雷射照射下會發生嚴重的揮發、擴散和分解等損耗行為。現有的實驗技術和設備很難實時檢測潤滑膜在移動雷射下的動態損耗，並且如何在實驗中控制雷射光斑尺寸在10－100 nm範圍內也是一個很大的挑戰。因此，採用分子動力學模擬成為了有效且必需的選擇。然而，當前用來表征潤滑膜的分子動力學模型存在著（1）全原子模型計算緩慢，表征體系小，無法真實反應出移動雷射下體系的熱力學非穩定行為；（2）粗粒珠彈簧模型過於簡化，多採用無量綱力場函式，無法定量分析潤滑膜的微觀結構。針對這些不足，本項目將首次提出使用疊代波爾茲曼反演方法，發展一套定量的粗粒化模型，並從微觀尺度研究潤滑膜在雷射照射下的熱力學非穩定行為及其機制，從而為新型潤滑膜的設計和開發提供清晰系統的指導。
結題摘要
全氟聚醚潤滑油因其良好的熱和化學穩定性、較低的揮發性和卓越的成膜性能等，被廣泛套用於計算機磁存儲系統中。然而，隨著熱輔助磁存儲技術的發展，納米級潤滑膜在雷射照射下會發生嚴重的揮發、擴散和分解等損耗。現有實驗技術和設備很難實時檢測潤滑膜在移動雷射下的動態損耗，並且如何在實驗中控制雷射尺寸在10－100 nm範圍內也是一個很大的挑戰。因此，本項目採用理論建模和全原子-粗粒化介觀分子動力學計算，系統研究了全氟聚醚潤滑膜在飛秒脈衝雷射照射下的納米級熱傳遞行為及其相互作用，探討了雷射功率、雷射尺寸、雷射移動速度及不同潤滑膜分子量等對全氟聚醚的揮發、分解和擴散等損耗行為機制的影響，考察了納米尺度約束下潤滑膜的機械損耗及其力學特性。主要結果和發現有：（1）提出了一套定量準確有效的、易於傳播的粗粒化介觀分子動力學模型算法，並有效構建雷射耦合的全氟聚醚介觀分子動力學模型和分子力場；（2）潤滑膜在雷射加熱過程中受熱膨脹、擴散和揮發，形成圍繞雷射中心的類火山脊，引起嚴重的熱損耗；（3） 熱分解作用幾乎可以忽略不計，但由非平衡雷射強度引起的非平衡毛細張力在潤滑膜損耗中起著重要作用；（4）隨著雷射尺寸和移動速度的增加或加熱功率的減小，雷射加熱效應減弱，潤滑膜損耗顯著降低；（5）分子量較小的潤滑膜流動性較好，分子鏈揮發、膨脹、擴散至類火山口的形成過程十分迅速，導致更明顯的損耗；（6）近接觸界面擠壓分離作用下，潤滑膜的耐衝擊和抗遷移損耗能力隨膜厚增加而增加，但與分子量關係不大。這些結果和發現對於加深人們對全氟聚醚潤滑膜材料的熱力學非穩定行為及其機制的認識，對於指導新型納米級氟化潤滑膜的設計和生產，都有重要的理論價值和實際意義。
