由于微机械的表面积与体积之比远大于宏机械,所以微机械中的表面阻力难以忽略,为了改善MEMS器件的性能和可靠性,必须对其影响进行研究.基于能量守衡法,本文建立了光滑平板和正方形、四棱锥两种微凸体粗糙表面平板的切向静电阻力模型,讨论了微小尺度、表面形貌、外加电压以及因流片制造工艺而产生的微凸体、凹坑或孔对两个相对运动的带电平板间的切向静电阻力的影响.分析表明：当平板宽度与两平板之间的距离之比、表面形貌因数和外加电压增大时,切向静电阻力也将随之增加;表面形貌因数则与微凸体在平板的总投影面积与平板面积之比成正比,随相对表面粗糙度增加而非线性增加.

针对微摩擦学测试设备存在的载荷范围不合适和无法进行动态测量问题,将虚拟仪器技术应用于微摩擦测试,开发出一套球接触滑动往复摩擦测试系统.测试系统以LabVIEW软件为平台,采用图形化编程.通过二维位移平台调节载荷大小,往复平台调节滑动摩擦速度,考察材料在不同工况下的摩擦性能.结果表明,系统量程为0.001～1 N,其动态分辨力小于1 mN.用该系统测得妹材料的摩擦系数曲线符合材料的摩擦特性,证明了系统的可用性,且具有可靠、易用、开放、灵活和低成本等特点.

用扫描电子显微镜(scanning electron microscope,SEM)观测了荷叶表面的双微观结构,即特征尺度在10μm左右的微米乳突和直径为50～100 nm的纳米蜡质晶体.提出了制备具有'荷叶效应'的硅基仿生表面的两种方法,一是将表面制有特征尺度为100 nm左右纳米结构的硅片进行硅烷化疏水处理,仅制作了纳米结构,部分模拟了'荷叶效应;'另一种方法是将表面制有特征尺度为10μm左右微米结构的硅片进行烷基烯酮二聚体(AKD)化处理,该方法获得了具有双微观结构的仿生表面,比较完整地模拟了'荷叶效应.'微摩擦性能测试结果表明光滑硅片微观摩擦系数为0.08～0.10,而具有120 nm～25μm微结构的硅片微观摩擦系数为0.04～0.07;具有特征尺度为200 nm线条阵列的粗糙区平均黏附力与光滑区平均黏附力之比为0.59.硅基仿生表面有利于降低摩擦系数和减小黏附,'荷叶效应'对于微机电系统(micro electro m...