张玉言, 蒋 玲, 于 波,2*, 马晨波

(1. 南京林业大学 机械电子工程学院, 江苏 南京 210037;2. 河南科技大学 高端轴承摩擦学技术与应用国家地方联合工程实验室, 河南 洛阳 471023)

微/纳技术的迅速发展，促使人类迈进了尺度效应和表面效应起主导作用的研究领域. 在该领域，微观作用力如范德华力、静电力及毛细力等相对于重力和惯性力等宏观作用力而言变得显著[1]，其中分子间范德华力是干燥不带电表面间微观作用力的主要来源[2].随着尺度的减小，由于范德华力的影响，会出现材料可能黏附在一起的问题[3]. 这种微/纳尺度接触表面之间的黏附作用首次由Feynman教授[3]预言，并引起了人们的广泛关注，关注点主要集中在两方面. 一方面，在微/纳机械产品使用过程中，黏附作用会影响器件的稳定性及表面性能，成为决定系统可靠性和寿命的直接因素. 例如：在工作于5 nm以下飞行高度的高存储密度机械硬盘中，磁头-磁盘间的黏附作用随飞行高度的降低呈指数级增加，会影响空气轴承的承载能力，甚至可能因黏附作用使得磁盘损坏，降低硬盘的使用寿命[4]；在旋转微机械关键支承部件微球轴承中，微球与滚道之间的黏附作用会增大摩擦阻力，造成滚道表面磨损，降低轴承寿命[5]；在基于往复接触-分离机制工作的欧姆微开关中，当接触电极之间的黏附作用超过悬臂梁的弹性回复力时，电极无法实现分离，造成开关黏附失效[6]. 为解决诸类问题，表面黏附作用……