中文摘要：

微型机械的基础及应用研究正日益受到各研究领域的重视。微型机械由于尺寸效应的影响使微摩擦力成为其主要作用力，微摩擦磨损则成为严重影响其可靠性和使用寿命的关键问题。针对这一问题，利用稀土独特的电子层结构和物理化学特性，在二氧化硅及单晶硅基片表面制备自组装稀土纳米多层膜。通过稀土原子与非金属元素强的亲和力在基片表面及纳米多层膜间产生化学键合，获得低表面能并具有优异润滑性能的稀土多层膜，以降低运动副表面的粘着力，从而降低微摩擦和磨损。通过工艺试验确定制备自组装稀土纳米多层膜的最佳工艺；分析自组装稀土纳米多层膜微观结构及分布对摩擦学性能的影响，探讨其成膜和减摩机理。本项目的完成可提供一种新型的微机构表面改性膜，解决因粘着而造成微摩擦磨损过大从而引起微机械早期失效的关键问题，有助于提高微机械的使用寿命并促进其实际应用，同时也助于丰富纳米摩擦学理论。

结论摘要：

微电子机械系统(MEMS)具有体积小、质量轻、集成度高和智能化高等特点，受到国内外科学界与产业界的高度重视。由于MEMS结构尺寸微型化后，构件之间的间距处在纳米量级范围，摩擦及其粘着等行为严重影响了MEMS的可靠性。自组装分子膜技术从纳米尺度研究界面相互作用及摩擦粘着机理，为解决MEMS系统中摩擦粘着问题提供了有效途径。针对微机电系统中微构件表面改性问题，利用稀土独特的电子层结构和物理化学特性，在二氧化硅及单晶硅基片表面制备自组装稀土纳米多层膜。通过稀土原子与非金属元素强的亲和力在基片表面及多层膜间产生化学键合，获得低表面能并具有优异润滑性能的稀土多层膜，以降低运动副表面的粘着力，从而降低微摩擦和磨损。通过工艺试验探讨了稀土纳米多层膜的制备工艺方法及成膜机理，深入系统地研究了其宏观和纳米条件下的摩擦磨损性能，阐述了其磨损机理。本项目的完成为微机械运动副表面润滑问题的研究提供了一条新途径，扩大了稀土在表面工程领域的应用，同时也丰富了纳米摩擦学理论。