納尺度下粘滑摩擦研究.pdf

1、隨著微電子技術(shù)滲透到機械工程的各個領(lǐng)域和機電一體化的發(fā)展，微電子機械系統(tǒng)（MEMS）已成為人們在微觀領(lǐng)域認識和改造客觀世界的一項高新技術(shù)。但是，當尺寸縮小到一定范圍時，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。 本文運用分子動力學模擬方法模擬硅針尖在金剛石基體上滑動的粘滑現(xiàn)象。建立懸臂-針尖-基體的分子動力學模型，討論了原子尺度下滑動速度、溫度、載荷等因素對粘滑摩擦的

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摩擦力呈現(xiàn)出周期性的鋸齒型變化。摩擦力曲線的波動周期取決于滑動過程中基體沿滑動方向的品格常數(shù)，同時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，與獨立振子模型理論一致；溫度升高，熱效應(yīng)增強，規(guī)則粘滑現(xiàn)象變得不明顯。 同時以懸臂-針尖-基體的模型為基礎(chǔ)，研究了懸臂在不同激勵作用下，滑動摩擦力的變化規(guī)律。模擬結(jié)果表