顯微鏡觀察納米級機械特征-鍍層研究技術(shù)
摩擦學(xué)目前的發(fā)展趨勢
摩擦學(xué)是多學(xué)科性的科學(xué)技術(shù)，和大多數(shù)自然科學(xué)密切相關(guān)。
現(xiàn)代摩擦學(xué)源自機械學(xué)，并使用機械學(xué)的基本原理和方法而推動物
理、化學(xué)和材料科學(xué)的發(fā)展。表面科學(xué)中的較新成果來自薄膜、鍍
層和界面現(xiàn)象等領(lǐng)域。
目前，對摩擦學(xué)的研究已明顯地從宏觀研究轉(zhuǎn)變?yōu)槲⒂^研究和
納米尺度的研究，它們對一些基本的摩擦學(xué)問題提出了新見解。例
如，變形和摩擦的粘結(jié)機理是相互關(guān)聯(lián)的。摩擦學(xué)的新領(lǐng)域，稱為
微觀摩擦學(xué)或納米摩擦學(xué)，是研制新型杌械設(shè)備．微電子機械系統(tǒng)
(MEMS)的基礎(chǔ)。MEMS是將傳感器、信號變換器和服務(wù)單元的功能組
合在一起的微型設(shè)備。毫微光刻技術(shù)使得研制出只有幾個微米厚、
幾十個微米長的MEMS膜層成為可能。微觀系統(tǒng)的摩擦、潤滑和磨損
發(fā)生在尺寸和系統(tǒng)尺寸相似的非常光滑的接觸區(qū)域中。在這些微觀
系統(tǒng)中，粘結(jié)和表面力非常重要，為摩擦學(xué)問題提供新的解決方案
。例如，采用單分子層的特殊碳氟化合物液體來減少摩擦和降低磨
損。由于MEMS系統(tǒng)中主要使用硅材料，但硅具有潤滑性能差，機械
強度低，易于和氧氣及氫氣發(fā)生反應(yīng)等缺點，所以急需研發(fā)一種表
面改性和制作超薄鍍層的新方法。
接觸材料的機械特性取決于研究的尺度范圍。因此，楊氏模量和硬
度等參數(shù)不僅可以發(fā)生數(shù)值的改變，而且實際機理也可以發(fā)生變化
。當研究從宏觀尺度轉(zhuǎn)變?yōu)槲⒂^尺度時，就會發(fā)生材料的整體性質(zhì)
向表面層特性(局部楊氏模量和納米壓痕數(shù)據(jù))的轉(zhuǎn)變。對觸頭進行
掃描顯微鏡觀察為得到納米級系統(tǒng)可信的機械特性提供了極有潛力
的方法。不過，根本問題是對實驗數(shù)據(jù)的解釋和對尺度變化的自我
調(diào)節(jié)。
