原子力显微镜探针与样品的微观接触及黏滑数

原子力显微镜(atomic force microscope, AFM)的扫描探针、针尖以及样品组成了一个微观接触、弹性变形、相对运动和摩擦的系统. 采用微尺度黏着接触理论的M-D模型, 研究了微探针针尖和样品表面的弹性接触和相对运动, 探究了扫描过程中能量的转换和耗散过程. 推导出了无量纲的黏滑数, 模拟出了不同黏滑数下的AFM侧向力信号: η＜1时, AFM侧向力信号十分微弱, 没有剧烈突变; η = 1时, 出现针尖跳跃现象(对应微观黏滑现象), 但没有能量损耗; η＞1时, 针尖跳跃滞后加强, 黏滑现象明显, 并且伴随能量耗散. 该无量纲参数揭示了微观黏滑现象产生的机理, 统一地表示了探针刚度、结构参数、黏着接触表面、载荷、样品形貌以及扫描参数的综合作用和影响, 并与现有的AFM测试结果吻合良好. 最后, 提出了从AFM侧向力信号中定量提取摩擦力信号的分析方法.     

电流变液抗压效应的实验研究

为研究电流变液在准静态下的挤压力学性能,建立了用于测试电流变液在平行平板电极间经受沿电场方向挤压时所产生抗力的实验装置。利用此装置对自制的基于沸石和硅油的电流变液在不同外加电场强度下的抗压强度进行了研究,并与圆盘剪切条件下该电流变液的动态剪切屈服应力进行了比较。结果表明:在外加电场作用下电流变液的抗压强度远大于相同电场强度条件下的剪切屈服应力,可以利用电流变液的抗压效应设计新型的电流变器件。     

压缩速度对电流变液抗压强度影响的实验研究

在挤压型电流变器件应用中,压缩速度是一个重要设计参数。如果不清楚压缩速度对抗压强度的影响,会造成应用中设计和控制的失准。该文实验表明,在相同外加电压下,随压缩速度升高,电流变液的压缩强度有较大降低,与剪切速率对电流变液的剪切强度的影响类似。在压缩过程中同步测试得到的电流密度曲线与压缩应力曲线的变化趋势基本一致。电流密度的测试结果表明随压缩速度的增加,链结构被压溃更严重,同时由于电场力与粘性力的比值降低,不利于被破坏的链结构的恢复,颗粒间局部平均电场强度降低,从而导致抗压强度降低。     

电场对Al2O3／Cu摩擦磨损特性的影响及其机理研究

使用自制面接触往复式滑动摩擦磨损实验机，采用质量分数为１％硬脂酸锌水基乳化液作为润滑剂，研究了边界润滑状态下外加直流电场对Ａｌ２Ｏ３／Ｃｕ摩擦副在低速滑动时的摩擦系数和磨损量的影响。实验结果显示：正向电压的施加能够显著地改变摩擦副的摩擦系数，外加电压＋２０Ｖ可使摩擦系数增加约２００％，摩擦系数的改变与外加直流电压的通断是对应的，平均响应时间大约为１ｍｉｎ，初步分析结果表明：外加电场的存在改变了摩擦     

连接式微摩擦测试机构及设计

为了能够比较真实地模拟微机电器件侧面摩擦副之间的摩擦磨损状况,进而对M EM S器件的摩擦学规律进行研究,设计了一种基于单晶硅材料的片上微摩擦测试机构。利用微机械体硅工艺及键合技术,把系统中的测试机构、加载机构以及力传感器集成在一个单一的芯片上。对结构的临界驱动电压、静态摩擦力及正压力进行了理论推导。最后,在显微镜下对该机构的静态摩擦因数进行了测试。测试结果表明:随着施加在摩擦副上的正压力的增加,摩擦因数相应减小。     

Experimental and Theoretical Study of Young Modulus in Micromachined Polysilicon Films

IntroductionThe development of microelectromechanicalsystems (MEMS) has achieved impressiveprogress with many new designs that couldpotentially lead to another industrial revolution.However,the long- term durability of the MEMSdevices,which requires a fun…     

AZ4903光刻胶在微电机定子绕组制作中的应用

为满足电磁型平面微电机对定子绕组线圈的高深宽比及厚度要求,提出一种利用AZ4903光刻胶制作电磁平面微电机定子绕组的方法。通过反复摸索,得到了该光刻胶的较理想的转速胶膜厚度、前烘时间温度的关系曲线及合适的曝光、显影时间。制作出了厚度为40μm、陡直度良好的定子绕组线圈。把利用该工艺制作的定子绕组和转子装配后形成了微电机,通过对该电机转速和输出力矩的测试结果表明,电机运转平稳、力矩波动小。     

颗粒体积比和磁场强度对磁流变弹性体颗粒结构的影响

磁流变弹性体(MRE)的力学和电学特性主要取决于其内部颗粒排列结构,而颗粒结构的形成受到多种因素的影响。该文通过实验观测研究了颗粒体积比和磁场强度对颗粒结构形态的影响。结果表明:随着颗粒体积比的增加,当固化磁场强度较低时,颗粒结构逐渐从断续的链状结构转变为网状结构;当固化磁场强度较高时,颗粒结构逐渐从链状或柱状结构转变为网状结构。对于颗粒体积比相同的磁流变弹性体,在固化磁场强度较低时更容易形成网状结构。磁场强度和颗粒体积比的增加都将提高颗粒链聚合度。不同粒径的颗粒会增加颗粒团聚和枝状结构。     

Casimir Force Correction Between Parallel Polysilicon Plates

IntroductionIn 1 948Casimir predicted an attractive forcebetween two neutral metal plates.The force is dueto the metal boundaries altering the zero pointelectromagnetic energy E=Σ∞n (1 /2 ) hωn,wherehωn is the photon energy in each allowed photonmode n[1] .The Casimir effectis significantin someareas in the physics and cosmology of thin films,and may present strong restrictions on theconstants of hypothetical long- range interactions.Casimir equation combines the macroscopic and themicro…     

超声波在拔丝加工中减摩降载作用的研究

为了搞清超声波在拔丝加工中产生降载效应的机理,在自制的超声波拔丝装置上对黄铜丝进行了一系列冷拔加工的实验。结果表明,在模具上施加超声波,可以有效地降低拉拔力,超声波输出功率愈大,拉拔力的降低幅度愈大,在本实验的工况范围内,最大可降低３７％。超声波的降载效果与拔丝速度有关,在相同的超声波功率作用下,拉拔速度愈小,拉拔力的减少幅度愈大。通过对拉拔丝材表面的扫描电镜观察,表明施加超声波还可改善线材的表面质量,减少表层损伤,降低表面粗糙度。提出了一个简化的超声波拔丝拉拔力的计算模型。根据这一模型所得出的超声功率和拔丝速度对拉拔力影响的计算结果与实验结果能较好的吻合,从而初步说明了超声波所产生的减摩降载作用主要是由于模具和线材之间的断续接触和冲击造成的。