原子力显微镜探针与样品的微观接触及黏滑数 |
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引用本文: | 张向军,孟永钢,温诗铸.原子力显微镜探针与样品的微观接触及黏滑数[J].中国科学(E辑),2003,33(11):1037-1044. |
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作者姓名: | 张向军 孟永钢 温诗铸 |
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作者单位: | 清华大学摩擦学国家重点实验室,北京,100084 |
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基金项目: | 国家自然科学基金重点项目(批准号:501 35040),中国博士后基金项目(2002)资助 |
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摘 要: | 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.
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关 键 词: | 微观摩擦 接触力学 黏滑数 摩擦力 原子力显微镜 |
收稿时间: | 2003-01-02 |
修稿时间: | 2003-03-25 |
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