納米級粗糙表面粘著接觸行為的分子動力學模擬.pdf_第1頁
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文檔簡介

1、在宏觀世界中,兩個或兩個以上的物體通過局部邊界相互接觸而實現(xiàn)力或運動傳遞的問題稱為接觸問題,它是摩擦學研究的重要分支之一,是分析摩擦磨損和潤滑問題的基礎(chǔ)。接觸問題廣泛存在于現(xiàn)實生活的眾多領(lǐng)域,微/納接觸問題已經(jīng)成為嚴重制約MEMS技術(shù)發(fā)展的關(guān)鍵性問題。MEMS接觸面通常都比較光滑,當微表面靜止接觸或兩表面間隙處于納米量級時,由于表面粘附力使其兩表面接觸在一起,產(chǎn)生了高摩擦、高磨損,這不僅使微器件的性能受到嚴重影響,還會導(dǎo)致動作失效,而且

2、在微構(gòu)件的制造中,是造成廢品的重要因素之一,直接導(dǎo)致MEMS的一次成功率降低,成本增大。
   為了搞清楚納米接觸的實質(zhì),并建立正確的理論體系尤其是更接近真實表面的粗糙表面接觸的理論,對MEMS器件的設(shè)計與制造的過程中涉及的一些現(xiàn)象如粘附失效、摩擦、磨損等做出合理的解釋,并用之來指導(dǎo)MEMS器件的設(shè)計與制造,提高產(chǎn)品的性能,合格率,制造新產(chǎn)品,本論文通過分子動力學(Molecular Dynamics)方法,以金剛石為例,采用T

3、ersoff勢研究了剛性光滑表面球體探頭與彈性基體的粘著接觸過程,論證了宏觀接觸模型是否適用于預(yù)測納米尺度接觸行為。結(jié)果表明小載荷范圍內(nèi),粘附力影響接觸行為,載荷—接觸面積關(guān)系與COS一致,大載荷范圍內(nèi),接觸行為由材料的體相性質(zhì)決定,與Hertz理論相一致。
   同時,通過W-M函數(shù)有效的表征分形粗糙表面,采用Tersoff勢研究了具有不同分形維數(shù)的分形粗糙表面的剛性球體探頭與彈性基體的粘著接觸過程,初步探討了表面形貌對粘著特

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