吴翠红， 于 博， 赵 晶， 刘效含， 吴欣宇

(1.长春理工大学光电信息学院机电工程学院，吉林长春130012；2.长春工程学院机电工程学院，吉林长春130012)

1 引 言

微机电系统(micro electro-mechanical system, MEMS)微摩擦测试技术已成为当前研究的热点。MEMS的微电子技术已经渗透到机械、光学等多个传统领域，也产生了许多新问题。MEMS不是传统机械系统几何尺寸的微型化，而是基于现代科学技术，并作为整个纳米科学技术重要组成部分和一种崭新思维方法下的产物[1～7]。它在尺度、构造、材料、制造方法和工作原理等方面都与传统机械不同，MEMS涉及到微电子学、微尺度力学、材料科学以及表面物理与化学等领域。由于构件尺寸减小，表面积与体积之比相应增加，因而表面效应增强，这样作为主要的表面作用力的摩擦力就成为影响微型机械运动和功能的重要因素。与此同时，对微摩擦行为起主要作用的微构件材料及其表面品质与宏观构件也不相同。

与传统机械设计相比，MEMS中的微摩擦问题显得特别突出，这是因为尺寸效应使得构件上的作用力随着其尺寸减小发生急剧变化。这样，正比于面积的作用力如摩擦力、粘性力等与正比于体积的作用力如惯性力、电磁力等相比增大了数千倍而成为微机械的主要作用力。表面上摩擦阻力的影响增大不仅制约微器件的运动性能，而且也加剧了表面损伤。因此，在MEMS中，各运动界面上的摩擦阻力相对其它的力的作用增大，而MEMS本身装载的可供使用的能量又很小，这就要求在微型机械设计中尽可能地降低摩擦损耗，甚至实现零摩擦。……