納尺度下粘滑摩擦研究.pdf

1、隨著微電子技術(shù)滲透到機(jī)械工程的各個(gè)領(lǐng)域和機(jī)電一體化的發(fā)展，微電子機(jī)械系統(tǒng)（MEMS）已成為人們?cè)谖⒂^領(lǐng)域認(rèn)識(shí)和改造客觀世界的一項(xiàng)高新技術(shù)。但是，當(dāng)尺寸縮小到一定范圍時(shí)，由于尺寸效應(yīng)的影響，人們一直沿用的宏觀經(jīng)典摩擦理論不再適用。所以研究在納尺度下的摩擦特性具有重要的意義。 本文運(yùn)用分子動(dòng)力學(xué)模擬方法模擬硅針尖在金剛石基體上滑動(dòng)的粘滑現(xiàn)象。建立懸臂-針尖-基體的分子動(dòng)力學(xué)模型，討論了原子尺度下滑動(dòng)速度、溫度、載荷等因素對(duì)粘滑摩擦的

2、影響。模擬結(jié)果表明，在納米尺度下，原子排列規(guī)則的兩固體間的滑動(dòng)摩擦力呈現(xiàn)出周期性的鋸齒型變化。摩擦力曲線的波動(dòng)周期取決于滑動(dòng)過程中基體沿滑動(dòng)方向的品格常數(shù)，同時(shí)受接觸面原子排列結(jié)構(gòu)變化影響；在一定速度范圍內(nèi)，滑動(dòng)摩擦力主要受粘著力作用，大小隨速度的增大而線性增大，與獨(dú)立振子模型理論一致；溫度升高，熱效應(yīng)增強(qiáng)，規(guī)則粘滑現(xiàn)象變得不明顯。 同時(shí)以懸臂-針尖-基體的模型為基礎(chǔ)，研究了懸臂在不同激勵(lì)作用下，滑動(dòng)摩擦力的變化規(guī)律。模擬結(jié)果表