高科技装备中滑动摩擦常发生在光滑表面密合接触的界面上。表面分子作用产生的表面效应决定摩擦行为,称为界面摩擦(interfacial friction),它是一种新的未被认识的状态。现代精密和微纳制造的发展,界面摩擦广泛存在。例如磁头与磁盘、精密仪器导轨、微电子制造平台和控制执行机构等。微机械的尺寸效应引起强烈的表面效应,界面摩擦行为更为突出。表面效应造成滑动摩擦不稳定和很大的摩擦阻力,成为制约超
现代制造和微纳制造中,微机械的尺寸效应引起强烈的表面效应,界面摩擦行为显得更为突出。表面效应造成滑动摩擦不稳定和很大的摩擦阻力,成为制约超精密机械和微机械性能的关键。本项目主要通过研究表面微观纹理结构及其摩擦效应,以期实现对界面摩擦行为的控制。本项目研究了硅表面构造微观纹理的工艺方法,设计了各种纹理结构,采用湿法刻蚀在硅表面构造出具有不同几何形状并按规律分布的表面微观纹理结构,用扫描电镜采集的微观纹理结构表明,构造出的几何形状尺寸约是申请立项时提出的几何尺寸的1/16。对各种纹理表面进行了系统的微摩擦实验和分析,研究其摩擦行为以及表面纹理与原始形貌的综合摩擦效应,研究表明,不同微观纹理结构的摩擦系数随着速度、载荷的变化有其不同的规律。相对于滑动方向,采用纵纹、横纹和斜纹等各种形态的实验研究表明,不同滑动方向的摩擦系数变化规律不同。此外,在硅表面制备了自组装分子膜(OTS),在低速和低载荷下,OTS自组装分子膜干摩擦和水润滑两种状态下摩擦磨损特性均较好,研究了磨损相图,给出了适用范围,为MEMS设计或硅材料表面的摩擦控制提供了技术依据。