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纳米级随机粗糙表面微观滑动摩擦力的计算研究
  • ISSN号:1000-3290
  • 期刊名称:Acta Physica Sinica
  • 时间:2013.10.1
  • 页码:106801-106806
  • 分类:TH117.1[机械工程—机械设计及理论]
  • 作者机构:华南理工大学机械与汽车工程学院,广东广州510640
  • 相关基金:国家自然科学基金项目(51175182)资助
  • 相关项目:基于随机模型的界面微观摩擦机理研究
作者: 王亚珍|黄平|
中文摘要:

在微机械电子系统中,表面粗糙峰的几何特征、尺寸以及形状等对表面黏着以及摩擦特性有重要作用.为了研究粗糙度对黏着力的影响,首先用KOH溶液腐蚀硅片,得到8个粗糙度不同的样品.使用原子力显微镜(AFM)来测量样品的黏着力.分别使用两种探针来模拟不同的接触几何,第一种探针针尖为一个2μm左右的平台,另一种探针为尖探针.试验分别在干燥的手套箱内以及在空气中进行.在样品表面随机选取15个测量点,每个点测量50次,然后根据计算值,确定平面的平均黏着力以及标准差.并与Robinovich模型的计算结果作比较.结果显示:当粗糙度较小的时候,随着粗糙度增大,黏着力下降很快,这与Robinovich模型变化趋势较吻合;当粗糙度较大时,随着粗糙度增大黏着力略有增加,但不是很明显,与Robinovich模型相差较大.

英文摘要:

The geometric properties of surface asperities have important effects on surface adhesion and friction in tribological systems. In order to study the effect of roughness on adhesion, etching of the silicon wafers using KOH solution was performed to get eight samples with different roughness. In this paper, the effect of RMS on adhesion was studied by using atomic force microscope(AFM). Two AFM probes were used to simulate different contact geometry.The one had a flat with a diameter ~ 2 μm and the other one had a sharp tip. The experiments were performed under the ambient condition and in the glove box. Then 15 points were selected for measuring the adhesion force and 50 measurements were performed on each point, and the average adhesion force and standard deviation of the sample were determined according to the calculated values. Finally, comparison on the experiment value to the calculated results from Rabinovich model was made. The results show that in case of relative small RMS, the adhesion force decreased sharply with increasing RMS, and the trends fitted the Robinovich model well, as the RMS was large, the adhesion force unobviously increased with increasing RMS, and a larger difference was found to Rabinovich model.

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期刊信息
  • 《物理学报》
  • 北大核心期刊(2011版)
  • 主管单位:中国科学院
  • 主办单位:中国物理学会 中国科学院物理研究所
  • 主编:欧阳钟灿
  • 地址:北京603信箱(中国科学院物理研究所)
  • 邮编:100190
  • 邮箱:apsoffice@iphy.ac.cn
  • 电话:010-82649026
  • 国际标准刊号:ISSN:1000-3290
  • 国内统一刊号:ISSN:11-1958/O4
  • 邮发代号:2-425
  • 获奖情况:
  • 1999年首届国家期刊奖,2000年中科院优秀期刊特等奖,2001年科技期刊最高方阵队双高期刊居中国期刊第12位
  • 国内外数据库收录:
  • 美国化学文摘(网络版),荷兰文摘与引文数据库,美国工程索引,美国科学引文索引(扩展库),英国科学文摘数据库,日本日本科学技术振兴机构数据库,中国中国科技核心期刊,中国北大核心期刊(2004版),中国北大核心期刊(2008版),中国北大核心期刊(2011版),中国北大核心期刊(2014版),中国北大核心期刊(2000版)
  • 被引量:49876