显微镜观察纳米级机械特征

  摩擦学目前的发展趋势

  摩擦学是多学科性的科学技术，和大多数自然科学密切相关。
现代摩擦学源自机械学，并使用机械学的基本原理和方法而推动物
理、化学和材料科学的发展。表面科学中的最新成果来自薄膜、镀
层和界面现象等领域。
  目前，对摩擦学的研究已明显地从宏观研究转变为微观研究和
纳米尺度的研究，它们对一些基本的摩擦学问题提出了新见解。例
如，变形和摩擦的粘结机理是相互关联的。摩擦学的新领域，称为
微观摩擦学或纳米摩擦学，是研制新型杌械设备．微电子机械系统
(MEMS)的基础。MEMS是将传感器、信号变换器和服务单元的功能组
合在一起的微型设备。毫微光刻技术使得研制出只有几个微米厚、
几十个微米长的MEMS膜层成为可能。微观系统的摩擦、润滑和磨损
发生在尺寸和系统尺寸相似的非常光滑的接触区域中。在这些微观
系统中，粘结和表面力非常重要，为摩擦学问题提供新的解决方案
。例如，采用单分子层的特殊碳氟化合物液体来减少摩擦和降低磨
损。由于MEMS系统中主要使用硅材料，但硅具有润滑性能差，机械
强度低，易于和氧气及氢气发生反应等缺点，所以急需研发一种表
面改性和制作超薄镀层的新方法。

接触材料的机械特性取决于研究的尺度范围。因此，杨氏模量和硬
度等参数不仅可以发生数值的改变，而且实际机理也可以发生变化
。当研究从宏观尺度转变为微观尺度时，就会发生材料的整体性质
向表面层特性(局部杨氏模量和纳米压痕数据)的转变。对触头进行
扫描显微镜观察为得到纳米级系统可信的机械特性提供了极有潜力
的方法。不过，根本问题是对实验数据的解释和对尺度变化的自我
调节。

(本文由上海光学仪器厂编辑整理提供, 未经允许禁止复制http://www.sgaaa.com)