研究目的
利用多晶硅微摩擦仪研究动态机械冲击和热切换条件下摩擦学性能的演变。
研究成果
该研究探讨了界面电压对动态加载硅表面摩擦学性能演变的影响。实验在环境空气条件下进行，通过监测动态冲击循环过程中的粘附力变化发现：在整个动态寿命期内，表面经历了两个不同的退化阶段——初始阶段表现为低且稳定的粘附力，随后进入粘附力呈对数增长的退化阶段?；谘芳釉夭馐缘贸鼋崧郏何锢砦皆诒砻娴奶记饣衔锊灰追⑸酆嫌胪啪?，因此在常规冲击条件下不会产生显著的有机磨损碎屑累积。此外，硅和二氧化硅的高电阻率有效抑制了大电流的产生，从而避免了场致发射和微焊接作用导致的大规模磨损碎屑形成。
研究不足
该研究在约24°C和约50%相对湿度的环境空气中进行，这可能无法代表所有操作环境。硅和二氧化硅的高电阻率阻止了高电流的产生以及由此导致的场致发射和微焊接所形成的大规模磨损碎屑。
1：实验设计与方法选择：
采用多晶硅微摩擦仪研究动态机械冲击与热切换条件下摩擦学特性的演变过程，通过定期静态粘附测试追踪表面特性变化。
2：样品选择与数据来源：
表面在动态寿命过程中经历两个明显阶段——磨合期（表面改性微弱）和退化期（显著表面改性及对应粘附力上升）。
3：实验设备与材料清单：
多晶硅微摩擦仪、扫描电子显微镜(SEM)、数字显微镜(QIOPTIQ A-Zoom2)、钨探针尖端、多探针台(Cascade Microtech Summit 12742B-6)、函数发生器(惠普33120A)、电源(BK Precision 9110)、防振工作台(Kinetic Systems Vibraplane)。
4：2)、钨探针尖端、多探针台(Cascade Microtech Summit 12742B-6)、函数发生器(惠普33120A)、电源(BK Precision 9110)、防振工作台(Kinetic Systems Vibraplane)。 实验流程与操作步骤：
4. 实验流程与操作步骤：以1000Hz频率进行往复接触的动态冲击测试，机械切换测试期间两往复件全程接地，热切换测试时施加2.0或4.0V电位差。
5：0或0V电位差。 数据分析方法：
5. 数据分析方法：综合运用显微观测、分析统计及图形技术研究微观至纳米级表面特性演变，通过扫描电镜图像分析测试条件是否导致可见碎屑或表面形貌改变。
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polycrystalline silicon microtribometer
Used to examine the evolution of tribological properties under dynamic mechanical impact and hot switching conditions.
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scanning electron microscope
Used to analyze tested surfaces to see if testing conditions created visible debris or topographical changes to the surface.
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digital microscope
A-Zoom2
QIOPTIQ
Used for observations of the micro-device movements.
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tungsten probe tips
Used to make electrical contact between the micro-devices and the peripheral equipment.
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multi-probe station
Summit 12742B-6
Cascade Microtech, Inc.
Used for all tests.
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function generators
33120A
Hewlett Packard
Used for generating signals for the experiments.
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power supplies
9110
BK Precision
Used to power the experiments.
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vibration isolation table
Vibraplane
Kinetic Systems, Inc.
Used to isolate the experiments from vibrations.
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