摘要为了揭示MEMS器件摩擦磨损的特性和规律,设计和研制出了片内式和片内-片外复合式两类微摩擦测试模块,用于模拟和测试单晶硅材料制作的MEMS器件侧壁面摩擦磨损性能。摩擦磨损试验结果表明,氮气环境下的摩擦系数和磨损较大气条件下小,乙醇气体润滑条件下的摩擦系数可以显著降低。利用环境扫描电子显微镜、白光干涉形貌仪和原子力显微镜观测分析了摩擦面的形貌变化和磨粒的生成与聚集状况,从侧壁面微观形貌和接触状态的变化解释了不同气氛环境对摩擦摩损行为的影响以及动摩擦系数的衰减现象。应用稀薄气体润滑分析的Fukui-Kaneko流量修正模型和直接模拟蒙特卡罗方法(DSMC)开展了微轴承气体润滑承载特性的分析。耦合范德华力与气体承载力分析,提出了考虑稀薄效应的修正N-S方程,并结合遗传算法提出磁头滑块承载面的拓扑优化设计方法。提出了对称共光路激光偏振测量磁头飞行高度的方法,有效地解决了磁盘高速旋转时出现的盘片偏摆、盘片变形造成的应力双折射以及温度漂移和振动对测量的影响,理论测量分辨率达到0.1nm以下,并用实验进行了验证。证实了表面活性剂分子在摩擦表面的吸脱附过程与表面电位之间的关系,搞清了电控摩擦机理
英文主题词keywords: MEMS; HDI; Friction; Lubrication; Wear