导读:本文包含了微纳摩擦论文开题报告文献综述及选题提纲参考文献，主要关键词:微纳机电系统,表面电荷,原子力显微镜,摩擦力
微纳摩擦论文文献综述
龙洋[1]（2018）在《液体环境下表面电荷对微纳尺度摩擦磨损的影响》一文中研究指出近年来,微纳机电系统(MEMS/NEMS)在众多领域中都取得了十分广阔的应用,但由于系统尺寸的减小以及表面积-体积比的增大使得表面摩擦力成为制约其发展的重要因素。理论与实验研究都指出,在液体环境下,固液界面的表面电荷会形成双电层,双电层之间的作用力对微纳米尺度的摩擦有着重要的影响,但是目前研究普遍集中在摩擦副为同种材料的情况,对于不同材料构成的摩擦副的研究很少,而且有关表面电荷对界面微纳米尺度磨损影响的研究并不充分。针对以上问题,本文应用原子力显微镜(AFM)研究了液体环境下表面电荷对于不同材料构成的摩擦副表面的摩擦性能以及磨损的影响。首先建立了AFM探针-样品双电层间静电力理论模型,推导了相应的计算公式,分析了Si O2、Al2O3、Si3N4叁种样品固液界面表面电荷产生的机理,测量了叁种样品的表面电荷密度,研究了表面电荷对双电层间静电力的影响。最后基于探针-样品模型推导了范德华力计算公式,综合考虑静电力及范德华力的影响对摩擦力公式进行了修正。随后从分析AFM探针扫描样品表面过程中受力的变化入手,建立了一种将AFM电压信号转化为摩擦力的方法,并通过测量空气中Si3N4/云母表面间的摩擦系数,与前人研究进行对比,验证了该方法的准确性。建立了摩擦力转化方法后,利用AFM接触模式测量了不同p H值溶液中Si O2探针/Al2O3表面、Si3N4探针/Si O2表面以及Si3N4探针/Al2O3表面叁组摩擦副的摩擦系数,结合静电力理论计算结果,分析了非对称双电层间静电力对于两表面间摩擦系数的影响机理。最后,利用AFM接触模式进行了不同p H值溶液中云母以及Mg O表面磨损实验,原位测量表面磨痕深度,分析了云母和Mg O表面磨痕产生的机理,研究了表面电荷对于表面磨痕深度的影响。综上所述,本文测量了固液界面表面电荷密度,从理论上计算了双电层间静电力,建立了AFM测量摩擦力的方法,并利用AFM接触模式探究了双电层之间的作用力对于摩擦以及表面磨损的影响。(本文来源于《哈尔滨工业大学》期刊2018-06-01）
赖美慧[2]（2018）在《基于PDMS复合摩擦层的微纳调控及其提高摩擦纳米发电机输出性能的研究》一文中研究指出近年来,基于静电感应效应和摩擦起电效应耦合的摩擦纳米发电机(TENG),由于其对低频震动和微小震动的良好响应,被越来越多地用于收集环境中各类能源和相关传感器。目前,对摩擦电纳米发电机的研究主要集中在两个方面:一是对器件和电极结构的设计优化;二是对摩擦材料的改性,使器件电极层达到能量密度的最大化,从而提高器件的转化效率。随着生物医学传感器电子皮肤和人机交互传感器等基于TENG技术的传感设备的发展,人们对TENG的表面电荷密度的提高从而增加其输出性能的需求越来越迫切。摩擦层的表面电荷密度是TENG的一项重要参数,提高TENG的摩擦材料的表面电荷密度可以从根本上提高TENG的性能。作为驻极体中的一员的聚合二甲基硅氧烷(PDMS,[Si(CH_3)_2O]_n),由于其拥有可塑性强、透明度高、柔韧性强、高电负性和生物兼容性等优点,常常作为制作TENG的首选材料。本文从介电调控、负电性修饰和在近摩擦表面建立内空间电荷区的微纳调控方法来提高TENG摩擦材料的电荷密度,以此提高TENG的输出并在此过程中探究相关机理,主要研究工作如下:(1)通过水热法合成无铅的且拥有大量氧的悬挂键的立方块状NaNbO_3,将其按不同的质量浓度分散到PDMS中,制作铌酸钠摩擦纳米发电机(NaNbO_3-TENG,N-TENG)。当质量比为7wt%时,得到了输出性能最大的N-TENG,其开路电压为550V,短路电流为16μA,当其外部负载为100MΩ时,功率密度为5.5mW/m~2。从介电调控和负电性修饰的基本理论出发,系统研究了N-TENG的机理。N-TENG除了被用于组装自驱动的电子手表,还被用于直接点亮48盏LED灯。由于该TENG拥有造工艺简单、功耗低、输出功率密度高和生物相容性良好等特点,其可以用于大规模制造柔性传感器和生物传感器等。(2)通过在摩擦层的近表面嵌入沟壑纵横的金层,使摩擦电荷在负摩擦层的漂移通道得以建立,从而使摩擦层近表面内部空间带电区得以形成。由于内部空间带电区的存在,嵌入金层的PDMS摩擦纳米发电机(G-TENG)转移的电荷密度高达168μC/m~2,是纯的PDMS纳米发电机的近4倍。与此同时,在负载约为8MΩ时G-TENG的输出功率密度可达1W/m~2.本研究也首次引进量子隧穿的观点讨论了摩擦电荷在摩擦层的转移和储存机制。理论分析表明,当电荷漂移到摩擦材料的内部时,金层有利于电子的扩散,并扮演着捕获电子的角色,在摩擦负电层的内部可能有隧穿效应的存在。同时,我们也提出了与实验结果吻合良好的TENG输出电流的理论计算方法。本研究创造性地提出了在摩擦材料近表面建立空间电荷区的想法并提出新的理论模型,提供了一种简单而新颖的方法来提高TENG的表面电荷密度。(本文来源于《重庆大学》期刊2018-05-01）
夏晶[3]（2017）在《牙釉质微纳尺度下的摩擦磨损机制研究》一文中研究指出牙釉质作为人体内最坚硬的矿化组织覆盖在牙齿的最外层,它有着卓越的耐磨性以及抗断裂性能。即使经历数亿次循环的咀嚼磨损,牙釉质仅以极其有限的损伤来分散大部分的咀嚼应力,从而避免了牙齿的断裂失效。牙釉质优异的力学性能与其有序排列的结构以及复杂的化学成分密不可分。随着显微观测技术和纳米压痕技术的快速发展,近年来牙釉质的多级结构和力学性能引起了大量的关注。然而以往关于牙釉质摩擦磨损性能的大部分研究主要依据现有的一般单相材料的磨损理论进行讨论和分析,很少基于牙釉质自身独特的微观结构与内在组织的粘结方式来研究。此外牙釉质基础的组成部分是纳米级别的羟基磷灰石晶粒,目前对牙釉质力学性能以及摩擦磨损的研究多在宏观尺度和微观尺度下进行,很少涉及牙釉质纳观尺度的损伤理论研究。因此有必要基于牙釉质的微观结构以及组成成分深入研究牙釉质在微纳尺度下的摩擦磨损现象与机理,并据此建立牙釉质自身独特的磨损理论。相关研究成果不但可以丰富牙釉质的摩擦学基础理论,而且有助于深入了解牙齿结构的自然进化,同时为材料的仿生设计提供新的思路。本文对牙釉质在微纳尺度下的摩擦磨损行为及其机理开展了系统深入的研究。首先,借助微纳磨损设备,研究了软材料对牙釉质的磨粒磨损行为。在此基础上,采用原子力显微镜探究了牙釉质产生微观磨损的条件。其次,借助原子力显微镜和纳米划痕仪探索了牙釉质在纳观尺度下的损伤模式,分析了羟基磷灰石颗粒的损伤机理并揭示了牙釉质在纳观尺度下的磨损机制。最后,通过扫描电镜对羟基磷灰石颗粒两种排列取向进行观测,并借助纳米压痕仪研究了羟基磷灰石颗粒不同排列取向对牙釉质力学及微观摩擦磨损性能的的影响。本论文通过对牙釉质在微纳尺度下的摩擦磨损行为的系统研究,得出的主要结论及创新点如下:(1)揭示了微观尺度下软材料对牙釉质磨粒磨损的影响机制。选用硬度远低于牙釉质的铝球与黄铜球,通过单次划痕磨损实验考察了软材料对牙釉质磨粒磨损的影响规律,进而通过微观磨损实验揭示了软材料磨损牙釉质的内在机理。研究表明,单次磨损工况下,牙釉质可以被硬度比其低的软材料磨损并在对磨副上发现牙釉质磨屑的存在,软材料对牙釉质的磨损形式主要表现为磨粒磨损和粘着磨损。牙釉质磨损产生的条件是加载在牙齿上的咀嚼应力超过牙釉质羟基磷灰石颗粒间蛋白质层的粘结力,使蛋白质发生破坏,从而引起羟基磷灰石颗粒的脱落。该研究初步探索了牙釉质的微观磨损机制,为后续开展的牙釉质纳米磨损的机理研究提供了参考。同时也为建立牙釉质微观磨损和古生物饮食习惯之间的联系奠定了基础,使得古生物饮食重建成为可能。(2)发现了纳观尺度下牙釉质羟基磷灰石颗粒的叁种损伤行为,揭示了牙釉质的纳米磨损机制。羟基磷灰石颗粒在纳观尺度下基于不同载荷以及受力方式表现出去除、变形以及细化叁种损伤模式。牙釉质羟基磷灰石颗粒发生初始去除的临界接触压力最低,其次是变形,最后是细化。当外加载荷超过羟基磷灰石颗粒间的蛋白粘结力时,颗粒从牙釉质表面脱落形成去除;当羟基磷灰石颗粒垂直方向上的蛋白质粘结层变形或断裂时,由于颗粒下方间隙的存在,颗粒受力向下压缩,形成变形;当加载在牙釉质上的接触压力超过羟基磷灰石纳米球颗粒间的氢键粘结力时,羟基磷灰石颗粒发生破碎现象,形成细化。进一步研究表明,牙釉质这叁种损伤模式受不同加载方式的影响表现有所差异。相比划痕加载模式,当采用压痕加载模式时,牙釉质发生同等损伤所需的接触压力相对较大。该研究揭示了牙釉质新的纳米磨损机理,进一步补充和完善了牙釉质从宏观到微观到纳观的基础理论体系。(3)阐明了轻度酸蚀后牙釉质表面羟基磷灰石颗粒排列取向对其力学及摩擦磨损性能的影响机制。采用0.001 M柠檬酸对牙釉质进行轻度酸蚀1 min后,观测了牙釉质表面羟基磷灰石颗粒的排列取向,研究了羟基磷灰石颗粒排列取向对其力学及摩擦磨损性能的影响。研究结果表明,在微观尺度下,羟基磷灰石颗粒在咬合面和剖面以不同的排列取向构成外层牙釉质的釉柱与釉间质。通过对比这两种不同取向羟基磷灰石颗粒的力学性能和摩擦磨损性能,发现长轴方向平行于磨损表面的羟基磷灰石颗粒具有更高的硬度和弹性模量,并表现出更好的摩擦磨损性能。利用牙釉质的微纳磨损机制对不同取向羟基磷灰石颗粒进行受力分析,阐述了不同排列羟基磷灰石颗粒对其力学及摩擦磨损性能的内在影响机理。研究结果进一步丰富了牙釉质的构性关系及微纳磨损理论成果,并为牙科材料的临床防治提供了理论支撑。综上所述,牙釉质作为一种天然的复合材料,有其独特的磨损理论。本文对牙釉质微纳尺度下力学性能及摩擦磨损行为的研究,不仅丰富了牙齿材料摩擦学基础理论,而且为仿生牙科材料的设计以及牙齿的临床防治提供了理论依据。(本文来源于《西南交通大学》期刊2017-06-01）
高鹏[4]（2016）在《AlCrN涂层表面微/纳织构的制备及其摩擦磨损特性研究》一文中研究指出本文将硬质涂层技术和表面微/纳织构技术两种效应有机结合,提出了微/纳织构化AlCrN涂层表面的设计思路,在研究分析了AlCrN涂层表面微/纳织构制备技术的基础上,采用激光技术在AlCrN涂层表面制备了微米级和纳米级沟槽型织构,系统研究了微/纳织构化AlCrN涂层表面的摩擦磨损特性,阐明了微/纳织构对AlCrN涂层表面摩擦磨损性能的影响,并揭示了其磨损机理。首先,采用脉冲光纤激光器在AlCrN涂层表面制备了微米级沟槽型织构,分别研究了脉冲功率、扫描速度和扫描次数对微织构深度和宽度的影响,并结合AlCrN涂层的表面特性,优化得到最佳的工艺参数：脉冲功率为12W,扫描速度为200mm/s,扫描一次,并在AlCrN涂层表面制备了深度为3μm,宽度为36μm,不同间距、不同角度的沟槽型微织构。在分析了飞秒激光加工原理的基础上,采用钛宝石飞秒激光器在AlCrN涂层表面制备了周期性的纳米级沟槽型织构,分别研究了单脉冲能量、扫描速度、扫描间距和扫描次数对纳织构形貌的影响,优化得到最佳的工艺参数：飞秒激光的单脉冲能量为3.5μJ,扫描速度为1000μm/s,扫描间距5μm,扫描次数为1次,并在AlCrN涂层表面制备了深度是200nm,宽度是600nm,面积占有率为100%,50%和25%的叁种纳米级沟槽型织构表面。通过往复式摩擦磨损试验对不同角度、不同间距、不同表面粗糙度的微织构化AlCrN涂层表面的摩擦磨损特性进行了研究分析,系统分析了沟槽型微织构对AlCrN涂层的摩擦磨损性能的影响。研究表明：微织构能够提高AlCrN涂层表面的摩擦磨损性能,低载荷、高滑动速度和添加润滑剂的条件下,微织构能够更有效的提高AlCrN涂层表面的摩擦磨损性能；微织构的形貌对表面摩擦磨损性能有很大的影响,与滑动方向平行的织构角度是最佳的减磨角度,400μm是最佳的微织构间距；降低微织构表面的粗糙度可以有效的提高AlCrN涂层表面的抗磨损能力,未抛光和抛光后微织构表面的摩擦系数相差不多,但是降低微织构表面粗糙度能够减小AlCrN涂层表面磨痕尺寸和减小摩擦球的磨损体积。最后,研究了纳米级沟槽型织构对AlCrN涂层表面摩擦磨损特性的影响,试验中对比研究了光滑表面和叁种纳织构表面在干摩擦和添加润滑脂条件下的摩擦磨损特性。研究表明：干摩擦条件下,粘着磨损和氧化磨损是AlCrN涂层表面最主要的磨损形式；与光滑表面相比,叁种纳织构表面并不能降低AlCrN涂层表面的摩擦系数,相反会增大表面摩擦系数,随着纳织构面积占有率的增加,摩擦系数逐渐增加；叁种纳织构表面通过将磨屑存储在沟槽中,改善了未加工区域的磨损情况。添加润滑脂条件下,与光滑表面相比,叁种纳织构表面能够有效的降低AlCrN涂层表面的摩擦系数,随着纳织构面积占有率的增加,摩擦系数逐渐降低,低摩擦系数持续时间逐渐增长;纳织构能够成为润滑脂的存储器,持续提供摩擦所需的润滑,也能够成为磨屑的存储器,随着摩擦的进行,当沟槽被磨屑填满后,纳织构失去润滑脂存储器的作用,此时四种试样的摩擦磨损性能基本相同。(本文来源于《山东大学》期刊2016-04-15）
赵博[5]（2016）在《基于双面微纳尺度结构摩擦纳米发电机的制备及其性能研究》一文中研究指出纳米发电机是一种基于纳米材料,能够将微小形变或者温度变化产生能量转化为电能,为一些微小型设备进行供电的电学器件。纳米发电机可以收集能量的来源十分广泛,例如肢体运动、环境中的噪声、自然界中的风能、水能、温差变化等,与此同时,纳米发电机还具有成本低、尺寸小、重量轻等特点,其中摩擦纳米发电机是一种基于摩擦起电现象和静电感应现象,利用两种材料之间摩擦起电产生的电荷分离和感应电荷产生的电势差驱动外接电路中自由电子的流动,进而将外界环境中材料的接触分离或者摩擦产生的机械能收集起来并转化成电能的电学器件。本文提出了一种基于双面微纳尺度结构摩擦纳米发电机,其中通过模板转移法制备了具有微纳尺度结构的聚二甲基硅氧烷(PDMS)薄膜作为发电机的摩擦层,在摩擦层的制备过程中,采用两步法制备了具有微纳尺度结构的硅模板,第一步利用光刻工艺和湿法腐蚀工艺制备了具有微米尺度倒金字塔图形的硅模板,第二步采用金属催化化学腐蚀的方法在倒金字塔结构上制备了纳米尺度的多孔结构,最后通过模板转移法,将硅模板上的微纳尺度结构转移到PDMS薄膜上,制备了具有微纳尺度结构的PDMS摩擦层。此外,本文采用光刻和湿法腐蚀工艺,制备了具有立方矩阵结构的刚性覆铜板(RCCL)作为发电机的电极层。将PDMS固定于具有一定机械弹性的弓形的聚对苯二甲酸乙二酯(PET)薄膜上,用Kapton胶带将两端贴合,电极层通过焊接铜导线与外电路相连,封装成摩擦纳米发电机。本文提出的这种基于双面微纳尺度结构摩擦纳米发电机的峰值输出电压和和输出电流分别为600 V和156μA,输出功率为93.6 mW,电流密度为173.3mA/cm~2,输出功率密度为104 W/m~2。在负载为4 MΩ的情况下,摩擦纳米发电机的输出功率达到最大,其值为16.38 mW,功率密度为18.2 W/m~2,该发电机可以成功驱动240颗直插式LED灯珠,同时可以驱动一块商用液晶屏,使其屏幕上的显示内容保持长达5s。本文提出的这种基于双面微纳尺度结构摩擦纳米发电机具有双层摩擦结构,且PDMS摩擦层表面和RCCL电极层表面均具有微纳尺度结构。对比于单层摩擦结构的摩擦纳米发电机,其输出电压和电荷量均提高了1.2倍和0.82倍。对比于双面均无微纳尺度结构的摩擦纳米发电机,该发电机的输出电压提高了4倍,输出电流提高了6.42倍,输出功率提高35.11倍了,输出电荷量提高了6.85倍。在连续工作6000次和连续工作10周的情况下,本文提出的摩擦纳米发电机输出电压未发生明显变化,其峰值仍维持在600 V左右。与传统发电机相比较,本文提出的基于双面微纳尺度结构摩擦纳米发电机具有诸多优点。首先,摩擦材料表面的粗糙度对发电机的输出性能起到至关重要的作用,摩擦表面越粗糙,则发电机的输出性能越好,因此我们通过模板转移工艺和光刻腐蚀工艺分别在摩擦层和电极层制作了微纳尺度的图形,以增大摩擦表面的粗糙度,进而提高发电机的输出性能。与此同时,该发电机具有两个摩擦层,因此可以实现双倍的电学输出。其次,中间RCCL材料上的Cu既可以作为摩擦层,同时也可以作为电极层,可以直接进行电荷输出,同时刚性覆铜板具备良好的机械性能,使其更易加工。此外,在有机物上制备金属等导电材料是十分困难的,工艺复杂且质量不好,该发电机的上下两层RCCL可以直接作为发电机的正极,而无需在PET上制备金属、ITO等导电电极,同时可以分散作用于发电机的外力,使摩擦层充分接触。综上所述,本文提出的基于双面微纳尺度结构摩擦纳米发电机具有电学输出性能高,机械性能好,工艺简单,寿命长等优点。(本文来源于《兰州大学》期刊2016-04-01）
张玉言[6]（2016）在《微/纳尺度黏附接触及其滚动摩擦特性研究》一文中研究指出微/纳尺度接触物体之间的黏附作用对整个微/纳机械系统的可靠性和寿命起着关键作用。为避免黏附失效,提高微/纳系统的性能,一方面需建立考虑尺度效应及表面效应的广义黏附接触模型,为精确预测黏附接触及其摩擦特性提供理论基础;另一方面需研究表面涂层和表面织构对黏附接触力学行为的影响,为微/纳系统的减黏设计提供准则。然而,目前对上述问题的研究还处于相对滞后阶段。本文围绕黏附接触模型、黏附图、表面涂层、表面织构以及微尺度滚动摩擦五方面开展研究,主要内容包括:以Hamaker求和法和分子之间的Lennard-Jones相互作用势为基础,推导了包含微球尺度参数以及涂层和基体表面能参数的等效黏附接触压力方程,实现了压力方程与涂层/基体弹性响应的耦合,提出了微球与涂层表面的黏附接触模型,并在此基础上建立了微球与织构化表面的黏附接触模型。针对光滑表面的黏附接触问题,构建了考虑尺度效应并给出发生突跳时接近距离的黏附图,获得了临界接近距离、黏附作用力、接触半径以及黏附分离力等参数随Tabor数和微球尺度参数变化的拟合函数关系式。针对硬涂层/基体系统的黏附接触问题,重点分析了涂层厚度及涂层/基体弹性模量比对系统的黏附分离力及突跳不稳定现象的影响。结果表明:随硬涂层厚度的增加,黏附分离力先减小后增加;随涂层/基体弹性模量比的增加,黏附分离力在涂层很薄时呈减小的趋势,当涂层厚度在一定范围内增大时呈先减小后增加的趋势,而当涂层厚度进一步增大时呈单调增加的趋势;系统的突跳不稳定现象主要受涂层厚度的影响。针对织构化表面的黏附接触问题,探讨了织构形状、表面接触位置以及织构的密度、最大高度和半径对黏附分离力的影响规律。结果表明:在织构的覆盖面积、最大高度及节距相同的情况下,球形织构在减小黏附方面的作用要明显大于圆柱形织构及立方体形织构;对于具有球形织构的表面,存在最优的织构密度范围,在该范围内平均黏附分离力最小且随织构密度的变化不显着;随球形织构最大高度的增加或半径的减小,黏附分离力减小,然而当织构的最大高度与其直径之比不变时,黏附分离力存在最小值。提出了考虑黏附滞后的微尺度滚动摩擦理论模型,考察了微球尺度参数、相对黏附滞后量、Tabor数以及外载荷对最大滚动摩擦力矩的影响。结果表明:由于黏附作用,微尺度下的最大滚动摩擦力矩与外载荷呈亚线性的关系,且零载荷下的最大滚动摩擦力矩不为零,其无量纲值不仅随微球尺度参数的减小而增大,表现出明显的尺度效应,而且随相对黏附滞后量及Tabor数的增加而增加。基于硅微球轴承,搭建了用于微尺度滚动摩擦测试的实验平台,实现了转子角位移和法向载荷的在线监测,并通过减速实验获得了微尺度滚动摩擦力矩随法向载荷的变化规律。结果表明:单个微球-滚道接触副的滚动摩擦力矩与载荷成亚线性关系,这一规律与数值模拟结果相同。(本文来源于《北京理工大学》期刊2016-01-01）
肖鑫泽[7]（2015）在《基于PDMS微纳结构的纯柔性单电极摩擦电纳米发电机》一文中研究指出能源短缺和由此引发的能源危机问题日益显现，严重限制世界经济发展和人类文明进步。为解决能源危机问题，必须大力发展新型能够循环利用的可再生能源。太阳能、水力、风力、生物能和潮汐能等可再生能源都已经成功应用于生活中。除了这些能源外，人类周围还存在着多种多样的无规则、能量密度小的“小”能量，如人体活动机械能、汽车轮胎转动能等等。如何有效利用这些“小”能量已经成为了研究热点。纳米发电机是能够收集周围微小能量变化，并将其转化为电能的新型发电终端。目前为止主要有叁种纳米发电机：压电式纳米发电机、热电式纳米发电机、摩擦电纳米发电机。相对前两者而言，摩擦电纳米发电机具有独特的优势，如收集能量形式更丰富、输出的电压更高、成本低廉利于大规模生产等。摩擦电纳米发电机是利用摩擦起电和感应带电相结合的原理工作的。典型的摩擦电纳米发电机是由两个摩擦电系数不同的材料相互堆迭，再在两个材料的外侧覆盖感应电极构成的。然而，并不是所有的摩擦层都能被覆盖感应电极。单电极摩擦电纳米发电机的出现就克服了这一问题。利用摩擦过程中产生的电荷，通过感应带电驱使电荷在感应电极和大地间流动，产生电信号。因为在单电极摩擦电纳米发电机中，肌肤可以作为一个摩擦源，因此大大扩展了摩擦电纳米发电机的应用范围，如在接触驱动工艺中。但是现有的基于肌肤设计的单电极摩擦电纳米发电机的制备是通过硅转写工艺制备具有微结构的聚合物摩擦表面，再覆盖铜板或者ITO电极板作为感应电极制备的。它们的制备方法相对单一，并且对于未来柔性电子器件来说，铜板和ITO电极板的柔性较差，并不是好的选择。在我的工作中，利用具有微纳结构的PDMS和银纳米线制备出基于肌肤的纯柔性单电极摩擦电纳米发电机。本文中所制备的纳米发电机是由PDMS和银纳米线构成的。PDMS的上表面作为和肌肤摩擦的摩擦面，具有不规则的微纳结构。这些不规则的微纳结构是通过飞秒激光烧蚀技术制备的。PDMS的下表面作为纯柔性感应电极，镶嵌有相互交迭的银纳米线，具有良好的导电性。镶嵌的银纳米线是通过一次转写工艺制备的。该器件无需外加电压和介质，能够直接被手指驱动，将手指触碰分离的机械能转化为电能，同时它还具有纯柔性特性。通过对比不同结构的器件产生的电荷，证明了微纳结构能够增强能量转化效率，进而也验证了引入飞秒激光烧蚀技术制备微结构的重要性。当器件被弯折500次以后，依然能够很好的工作，具有良好的稳定性。而后通过性能测试再一次验证了单电极摩擦电纳米发电机的工作原理。最后，作为实际应用举例，将所制备的纯柔性纳米发电机粘在衣服上，器件依然能够正常工作。(本文来源于《吉林大学》期刊2015-06-01）
赵文杰,曾志翔,陈建敏,乌学东,薛群基[8]（2014）在《硅片表面微坑织构和化学组分调控及其微/纳摩擦学行为研究》一文中研究指出为了使微电子系统长时间稳定运行,设计和制备有效的润滑系统非常迫切。采用等离子刻蚀技术在硅片表面制备了具有不同尺寸和密度的微坑织构。然后通过一步法在织构化硅片上构筑了一层自组装薄膜。采用原子力显微镜、光电子能谱、接触角测定仪、摩擦力显微镜和UMT-3摩擦磨损试验机系统考察了所制备薄膜的表面形貌、化学组分、机械性能及微/纳摩擦学行为,并探索了功能化表面的润滑机理。结果表明:微坑织构和自组装薄膜的组合显示出协同改善硅片表面微/纳摩擦学性能的效应,其提高程度远远大于单一的微坑织构和自组装薄膜之和,且得到了最优化的微坑织构参数。该研究内容将为应用于微机电系统的高性能润滑薄膜设计和制备提供理论指导。(本文来源于《第十届全国表面工程大会暨第六届全国青年表面工程论坛论文摘要集（一）》期刊2014-10-28）
唐鹏[9]（2014）在《砷化镓表面摩擦诱导结合H_2SO_4溶液选择性刻蚀的微纳加工研究》一文中研究指出砷化镓因其直接能带隙和高的电子迁移率,成为目前应用最为广泛的第二代化合物半导体材料。砷化镓光电、微波及激光等元器件,在国防军用和民用领域都有具有巨大的应用价值和市场潜力。微纳加工技术是砷化镓器件走向应用的前提。目前,微纳加工领域呈现出多样化的特征,涉及砷化镓表面的微纳加工方法主要包括：光刻、纳米压印技术、聚焦离子／电子束刻蚀、机械刻蚀和基于扫描探针的阳极氧化等。然而,所提出的方法都存在其局限性,难于适应多种纳米加工的需求。因此,开展砷化镓表面新的纳米加工技术的研究迫在眉睫。本文首先利用纳米划痕仪考察了砷化镓表面摩擦诱导划痕的产生规律,研究选取了砷化镓表面的选择性刻蚀溶液,详细研究了法向载荷和刻蚀时间对砷化镓纳米结构加工的影响；其次,通过对不同加工过程中砷化镓表面的X-射线光电子能谱及拉曼光谱分析,初步揭示了砷化镓表面纳米结构的产生机理；最后,通过加工参数的优化,选用适当的加工条件,在砷化镓表面加工出不同的纳米结构图案。在此基础上,初步建立了砷化镓表面摩擦诱导选择性刻蚀纳米加工的新方法。本论文主要研究内容与结论如下：1.提出了一种基于砷化镓表面无掩膜的摩擦诱导选择性刻蚀微纳加工的新方法。该方法无需任何模板,直接通过摩擦刻划和H2SO4溶液选择性刻蚀即可在砷化镓表面实现微纳加工。2.考察了砷化镓表面摩擦诱导划痕的产生规律,研究选取H2SO4溶液实现了砷化镓表面的选择性刻蚀。详细研究了法向载荷和刻蚀时间对砷化镓纳米结构加工的影响规律。研究发现,随着法向载荷和刻蚀时间的增加,砷化镓表面纳米结构的高度逐渐增加。3.通过X-射线光电子能谱和拉曼光谱分析,初步揭示了砷化镓表面纳米结构的形成机理。分析表明摩擦诱导刻划过程中所产生的残余压应力和晶体结构稠密化是砷化镓表面实现选择性刻蚀加工的主要原因。4.结合摩擦诱导选择性刻蚀的微纳加工方法,利用自主开发的多点接触微米级加工设备,实现了对砷化镓表面大面积织构化图案的可控加工。(本文来源于《西南交通大学》期刊2014-05-01）
[10]（2013）在《微纳制造摩擦学专业委员会第一届常务委员会第一次会议在北京召开》一文中研究指出中国机械工程学会摩擦学分会微纳制造摩擦学专业委员会第一届常务委员会第一次会议于2013年4月21日在清华大学机械工程系召开,来自学校和企业界的二十位专家学者参加了本次会议。会议选举产生了主任委员、副主任委员、秘书长和常务委员,正式成立了微纳制造摩擦学专业委员会第一届常(本文来源于《润滑与密封》期刊2013年05期）
微纳摩擦论文开题报告
（1）论文研究背景及目的
此处内容要求：
首先简单简介论文所研究问题的基本概念和背景，再而简单明了地指出论文所要研究解决的具体问题，并提出你的论文准备的观点或解决方法。
写法范例：
近年来,基于静电感应效应和摩擦起电效应耦合的摩擦纳米发电机(TENG),由于其对低频震动和微小震动的良好响应,被越来越多地用于收集环境中各类能源和相关传感器。目前,对摩擦电纳米发电机的研究主要集中在两个方面:一是对器件和电极结构的设计优化;二是对摩擦材料的改性,使器件电极层达到能量密度的最大化,从而提高器件的转化效率。随着生物医学传感器电子皮肤和人机交互传感器等基于TENG技术的传感设备的发展,人们对TENG的表面电荷密度的提高从而增加其输出性能的需求越来越迫切。摩擦层的表面电荷密度是TENG的一项重要参数,提高TENG的摩擦材料的表面电荷密度可以从根本上提高TENG的性能。作为驻极体中的一员的聚合二甲基硅氧烷(PDMS,[Si(CH_3)_2O]_n),由于其拥有可塑性强、透明度高、柔韧性强、高电负性和生物兼容性等优点,常常作为制作TENG的首选材料。本文从介电调控、负电性修饰和在近摩擦表面建立内空间电荷区的微纳调控方法来提高TENG摩擦材料的电荷密度,以此提高TENG的输出并在此过程中探究相关机理,主要研究工作如下:(1)通过水热法合成无铅的且拥有大量氧的悬挂键的立方块状NaNbO_3,将其按不同的质量浓度分散到PDMS中,制作铌酸钠摩擦纳米发电机(NaNbO_3-TENG,N-TENG)。当质量比为7wt%时,得到了输出性能最大的N-TENG,其开路电压为550V,短路电流为16μA,当其外部负载为100MΩ时,功率密度为5.5mW/m~2。从介电调控和负电性修饰的基本理论出发,系统研究了N-TENG的机理。N-TENG除了被用于组装自驱动的电子手表,还被用于直接点亮48盏LED灯。由于该TENG拥有造工艺简单、功耗低、输出功率密度高和生物相容性良好等特点,其可以用于大规模制造柔性传感器和生物传感器等。(2)通过在摩擦层的近表面嵌入沟壑纵横的金层,使摩擦电荷在负摩擦层的漂移通道得以建立,从而使摩擦层近表面内部空间带电区得以形成。由于内部空间带电区的存在,嵌入金层的PDMS摩擦纳米发电机(G-TENG)转移的电荷密度高达168μC/m~2,是纯的PDMS纳米发电机的近4倍。与此同时,在负载约为8MΩ时G-TENG的输出功率密度可达1W/m~2.本研究也首次引进量子隧穿的观点讨论了摩擦电荷在摩擦层的转移和储存机制。理论分析表明,当电荷漂移到摩擦材料的内部时,金层有利于电子的扩散,并扮演着捕获电子的角色,在摩擦负电层的内部可能有隧穿效应的存在。同时,我们也提出了与实验结果吻合良好的TENG输出电流的理论计算方法。本研究创造性地提出了在摩擦材料近表面建立空间电荷区的想法并提出新的理论模型,提供了一种简单而新颖的方法来提高TENG的表面电荷密度。
（2）本文研究方法
调查法：该方法是有目的、有系统的搜集有关研究对象的具体信息。
观察法：用自己的感官和辅助工具直接观察研究对象从而得到有关信息。
实验法：通过主支变革、控制研究对象来发现与确认事物间的因果关系。
文献研究法：通过调查文献来获得资料，从而全面的、正确的了解掌握研究方法。
实证研究法：依据现有的科学理论和实践的需要提出设计。
定性分析法：对研究对象进行“质”的方面的研究，这个方法需要计算的数据较少。
定量分析法：通过具体的数字，使人们对研究对象的认识进一步精确化。
跨学科研究法：运用多学科的理论、方法和成果从整体上对某一课题进行研究。
功能分析法：这是社会科学用来分析社会现象的一种方法，从某一功能出发研究多个方面的影响。
模拟法：通过创设一个与原型相似的模型来间接研究原型某种特性的一种形容方法。
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