Skip to main content
Erschienen in: Tribology Letters 2/2007

01.08.2007 | Original Paper

Carbon Nanotube Reinforced Polyimide Thin-film for High Wear Durability

verfasst von: N. Satyanarayana, K. S. Skandesh Rajan, Sujeet K. Sinha, Lu Shen

Erschienen in: Tribology Letters | Ausgabe 2/2007

Einloggen

Aktivieren Sie unsere intelligente Suche, um passende Fachinhalte oder Patente zu finden.

search-config
loading …

Abstract

In this paper, the influence of single walled carbon nano tubes (SWCNTs) addition on the tribological properties of the polyimide (PI) films on silicon substrate was studied. PI films, with and without SWCNTs, were spin coated onto the Si surface. Coefficient of friction and wear durability were characterized using a ball-on-disk tribometer by employing a 4 mm diameter Si3N4 ball sliding against the film, at a contact pressure of ∼370 MPa, and a sliding velocity of 0.042 ms−1. Water contact angle, AFM topography, and nano-indentation tests were conducted to study the physical and mechanical properties of the films. SWCNTs marginally increased the water contact angle of PI film. The addition of SWCNTs to PI has increased the hardness and elastic modulus of pristine PI films by 60–70%. The coefficient of friction of PI films increased slightly (∼20%) after the addition of SWCNTs, whereas, there was at least two-fold increase in the wear life of the film based on the film failure condition of coefficient of friction higher than 0.3. However, the film did not show any sign of wear even after 100,000 cycles of rotation indicating its robustness. This increase in the wear durability due to the addition of the SWCNTs is believed to be because of the improvement in the load-bearing capacity of the composite film and sliding induced microstructural changes of the composite film.

Sie haben noch keine Lizenz? Dann Informieren Sie sich jetzt über unsere Produkte:

Springer Professional "Wirtschaft+Technik"

Online-Abonnement

Mit Springer Professional "Wirtschaft+Technik" erhalten Sie Zugriff auf:

  • über 102.000 Bücher
  • über 537 Zeitschriften

aus folgenden Fachgebieten:

  • Automobil + Motoren
  • Bauwesen + Immobilien
  • Business IT + Informatik
  • Elektrotechnik + Elektronik
  • Energie + Nachhaltigkeit
  • Finance + Banking
  • Management + Führung
  • Marketing + Vertrieb
  • Maschinenbau + Werkstoffe
  • Versicherung + Risiko

Jetzt Wissensvorsprung sichern!

Springer Professional "Technik"

Online-Abonnement

Mit Springer Professional "Technik" erhalten Sie Zugriff auf:

  • über 67.000 Bücher
  • über 390 Zeitschriften

aus folgenden Fachgebieten:

  • Automobil + Motoren
  • Bauwesen + Immobilien
  • Business IT + Informatik
  • Elektrotechnik + Elektronik
  • Energie + Nachhaltigkeit
  • Maschinenbau + Werkstoffe




 

Jetzt Wissensvorsprung sichern!

Literatur
1.
Zurück zum Zitat Satyanarayana, N., Sinha, S.K., Ong, B.H.: Sens. Actuators A 128, 98 (2006)CrossRef Satyanarayana, N., Sinha, S.K., Ong, B.H.: Sens. Actuators A 128, 98 (2006)CrossRef
2.
Zurück zum Zitat Sidorenko, A., Ahn, H.S., Kim, D.I., Yang, H., Trukruk, V.V.: Wear 252, 946 (2002)CrossRef Sidorenko, A., Ahn, H.S., Kim, D.I., Yang, H., Trukruk, V.V.: Wear 252, 946 (2002)CrossRef
5.
Zurück zum Zitat Gurichencry, M., Watts, J.F., Asel, M.L., Brown, A.M., Audeneart, M., Amorous, N.: Surf. Inter. Anal. 36, 685 (2004)CrossRef Gurichencry, M., Watts, J.F., Asel, M.L., Brown, A.M., Audeneart, M., Amorous, N.: Surf. Inter. Anal. 36, 685 (2004)CrossRef
6.
Zurück zum Zitat Deligoz, H., Ozgumus, S., Yalcinyuva, T., Yildirim, S., Deger, D., Ulutas, K.: Polymer 46, 3720 (2005)CrossRef Deligoz, H., Ozgumus, S., Yalcinyuva, T., Yildirim, S., Deger, D., Ulutas, K.: Polymer 46, 3720 (2005)CrossRef
7.
Zurück zum Zitat Kinbara, A., Hayashi, T., Wakahara, K., Kikuchi, N., Kusano, E., Nanto, H.: Thin Sol. Films 433, 274 (2003)CrossRef Kinbara, A., Hayashi, T., Wakahara, K., Kikuchi, N., Kusano, E., Nanto, H.: Thin Sol. Films 433, 274 (2003)CrossRef
8.
Zurück zum Zitat Fukushima, K., Ikeda, Y., Hayashi, T., Kikuchi, N., Kusano, E., Kinbara, A.: Thin Sol. Films 392, 254 (2001)CrossRef Fukushima, K., Ikeda, Y., Hayashi, T., Kikuchi, N., Kusano, E., Kinbara, A.: Thin Sol. Films 392, 254 (2001)CrossRef
9.
11.
Zurück zum Zitat Yang, Z., Xu, H., Li, M.-K., Shi, Y.-L., Huang, Y., Li, H.-L.: Thin Sol. Films 466, 86 (2004)CrossRef Yang, Z., Xu, H., Li, M.-K., Shi, Y.-L., Huang, Y., Li, H.-L.: Thin Sol. Films 466, 86 (2004)CrossRef
12.
Zurück zum Zitat Kumar, K.M., Kripesh, V., Shen, L., Tay, A.A.O.: Thin Sol. Films 504, 371 (2006)CrossRef Kumar, K.M., Kripesh, V., Shen, L., Tay, A.A.O.: Thin Sol. Films 504, 371 (2006)CrossRef
13.
Zurück zum Zitat Lim, D.-S., You, D.-H., Choi, H.-J., Lim, S.-H., Jang, H.: Wear 259, 539 (2005)CrossRef Lim, D.-S., You, D.-H., Choi, H.-J., Lim, S.-H., Jang, H.: Wear 259, 539 (2005)CrossRef
14.
Zurück zum Zitat Zoo, Y.-S., Ahn, J.-W., Lim, D.-P., Lim, D.-S.: Tribiol. Lett. 16, 305 (2004)CrossRef Zoo, Y.-S., Ahn, J.-W., Lim, D.-P., Lim, D.-S.: Tribiol. Lett. 16, 305 (2004)CrossRef
15.
16.
Zurück zum Zitat Cadek, M., Coleman, J.N., Barron, V., Hedicke, K., Blau, W.J.: Appl. Phys. Lett. 81, 5123 (2002)CrossRef Cadek, M., Coleman, J.N., Barron, V., Hedicke, K., Blau, W.J.: Appl. Phys. Lett. 81, 5123 (2002)CrossRef
17.
Zurück zum Zitat Sandler, J., Shaffer, M.S.P., Prasse, T., Banhofer, W., Schutte, K., Windk, A.H.: Polymer 40, 5967 (1999)CrossRef Sandler, J., Shaffer, M.S.P., Prasse, T., Banhofer, W., Schutte, K., Windk, A.H.: Polymer 40, 5967 (1999)CrossRef
18.
Zurück zum Zitat Pavoor, P.V., Gearing, B.P., Gorga, R.E., Bellare, A., Cohen, R.E.: J. Appl. Polym. Sci. 92, 439 (2004)CrossRef Pavoor, P.V., Gearing, B.P., Gorga, R.E., Bellare, A., Cohen, R.E.: J. Appl. Polym. Sci. 92, 439 (2004)CrossRef
19.
Zurück zum Zitat Dresselhaus, M.S., Dresselhaus, G., Avouris, Ph.: (eds.): Carbon Nanotubes: Synthesis, Structure, Properties and Applications. Topics in applied physics, vol. 80, 406 pp Springer, Germany (2001) Dresselhaus, M.S., Dresselhaus, G., Avouris, Ph.: (eds.): Carbon Nanotubes: Synthesis, Structure, Properties and Applications. Topics in applied physics, vol. 80, 406 pp Springer, Germany (2001)
20.
Zurück zum Zitat Satyanarayana, N., Sinha, S.K.: J. Phys. D: Appl. Phys. 38, 3512 (2005)CrossRef Satyanarayana, N., Sinha, S.K.: J. Phys. D: Appl. Phys. 38, 3512 (2005)CrossRef
21.
24.
Zurück zum Zitat Satyanarayana, N., Gosvami, N., Sinha, S.K., Srinivasan, M.P. Philosophical Magazine (in press) Satyanarayana, N., Gosvami, N., Sinha, S.K., Srinivasan, M.P. Philosophical Magazine (in press)
25.
Zurück zum Zitat Ruhe, J., Novotny, V., Kanazawa, K.K., Clarke, T., Street, G.B.: Langmuir 9, 2383 (1993)CrossRef Ruhe, J., Novotny, V., Kanazawa, K.K., Clarke, T., Street, G.B.: Langmuir 9, 2383 (1993)CrossRef
26.
Zurück zum Zitat Gotoh, K., Togawa, M., Ohmae, N., Kinoshita, H., Tagawa, M.: Colloid. Polym. Sci. 279, 214 (2001)CrossRef Gotoh, K., Togawa, M., Ohmae, N., Kinoshita, H., Tagawa, M.: Colloid. Polym. Sci. 279, 214 (2001)CrossRef
27.
29.
30.
Zurück zum Zitat Narayanan Unni, K.N., Seignon S.D., Nunzi J.-M.: J. Phys. D: Appl. Phys. 38, 1148 (2005)CrossRef Narayanan Unni, K.N., Seignon S.D., Nunzi J.-M.: J. Phys. D: Appl. Phys. 38, 1148 (2005)CrossRef
33.
34.
Zurück zum Zitat Wei, C., Cho, K., Srivastava, D.: Mater. Res. Soc. Symp. Proc. 675, W.4.7.1 (2001) Wei, C., Cho, K., Srivastava, D.: Mater. Res. Soc. Symp. Proc. 675, W.4.7.1 (2001)
35.
Zurück zum Zitat Bowden, F.P., Tabor, D.: The Friction and Lubrication of Solids. 158 pp Oxford University Press, New York (1954) Bowden, F.P., Tabor, D.: The Friction and Lubrication of Solids. 158 pp Oxford University Press, New York (1954)
36.
Zurück zum Zitat Makkonen, L., Proceedings of 27th Annual Meeting of the Adhesion Society. Wilmington, NC, USA (2004), 399 pp Makkonen, L., Proceedings of 27th Annual Meeting of the Adhesion Society. Wilmington, NC, USA (2004), 399 pp
37.
Zurück zum Zitat Yamada, Y., Tanaka, K., Saito, K.: Surf. Coat. Technol. 43–44, 618 (1990)CrossRef Yamada, Y., Tanaka, K., Saito, K.: Surf. Coat. Technol. 43–44, 618 (1990)CrossRef
39.
Zurück zum Zitat Yang, Z., Dong, B., Huang, Y., Liu, L., Yan, F.-Y., Li, H.-L.: Mater. Chem. Phys. 94, 109 (2005)CrossRef Yang, Z., Dong, B., Huang, Y., Liu, L., Yan, F.-Y., Li, H.-L.: Mater. Chem. Phys. 94, 109 (2005)CrossRef
40.
Metadaten
Titel
Carbon Nanotube Reinforced Polyimide Thin-film for High Wear Durability
verfasst von
N. Satyanarayana
K. S. Skandesh Rajan
Sujeet K. Sinha
Lu Shen
Publikationsdatum
01.08.2007
Erschienen in
Tribology Letters / Ausgabe 2/2007
Print ISSN: 1023-8883
Elektronische ISSN: 1573-2711
DOI
https://doi.org/10.1007/s11249-007-9219-8

Weitere Artikel der Ausgabe 2/2007

Tribology Letters 2/2007 Zur Ausgabe

    Marktübersichten

    Die im Laufe eines Jahres in der „adhäsion“ veröffentlichten Marktübersichten helfen Anwendern verschiedenster Branchen, sich einen gezielten Überblick über Lieferantenangebote zu verschaffen.