导电有机物电化学聚合薄膜支承及其在超精密测试导轨系统中的应用

　　一引言

　　随着精密和超精密测试技术的发展，对表自形‘貌和伦廓的测试己进入到纳米级1986年NPL(Nationa1P场。:1laboratory，英国国家物理实验室)研制出了分辨率为。.1纳米的表面形貌与轮廓测试仪NANOSURFZ。其后，在NANOSURFZ的墓础上，尺TH(Rank‘raylorHob。。n)公司利用超精密导轨研制出水平动态进给范围从功纳米到50毫米的亚纳米级表面形貌测试仪NANOSTEP〔1，2〕。纳米级表面形貌和轮廓测试仪目前在其技术实现中的主要突破重点之一就是要获得具有高的运动精度和精度保持性的进给导轨系统。制作超精密导轨是该技术实现的关键之一;另一关键因素就是选用与超精密导轨具有良好配合性能的导轨支承。

　　为了获得高的热稳定性，减少热漂移对测试结果的不利影响，_L述纳米级表面轮廓与形貌测试仪的主要工作部件均采用热膨胀系数极小的玻璃陶瓷材料。超精密的导轨平面也采用了玻璃陶瓷材料。由于导轨平面为超精密平面，又因为玻璃陶瓷比较脆，为了保护超精密导轨的表面精度不受或少受损坏，因而要求导轨副支承的材质相对要比导轨平面的材质柔软。另一方面，由于支承的变形直接影响测试精度，支承本身又需要有较高的刚度。理想的支承结构应该既能与超精密导轨平面有较高的接触刚度又不会导致导轨平面产生较大的磨损。

　　二、聚合物薄膜支承的结构

　　本文所介绍的支承是表面为聚合物薄膜覆盖层而基底为刚度较大的玻璃陶瓷的复合结构交承。由于聚合物心膜的独反禾{硬度较低，它能保护超精密导轨平面与文承在切向作相对滑动时具有小的磨损率;另一方面，由于薄膜厚度极小(一般在微米数量级)薄膜的存在又不明显影响支承基底与导轨平面之间的接触刚度，减少了由于接触变形所引起的恻量误差。此外，与完全用聚合物休材制作的支承相比，它还能克服聚合物高的粘弹性和低的散热性等缺点。综上可见，这种既能保护超精密导轨平面免受损伤，又不明显影响支承基底与导轨平面间的接触刚度的薄膜支承结构，是一种合理且理想的结构设计。

　　聚四氟乙烯具有良好的减磨性，聚合物薄膜支承的表面覆盖薄膜可以考虑采用聚四氟乙烯薄膜。但是，由于聚四氟乙烯高的磨损率[a]，进给导轨系统的精度保持性势必受到严重影响。

　　分子工程的最新发展导致了一种新的聚合物薄膜的出现。这就是用电化学方法从芳香族化合物或杂环化合物等导电有机物单体中聚合生成的有机物薄膜{4]。最初对这些聚合物薄膜及其聚合过移的研究主要起因于它们的导体和半导体特性及其在微电子领域的应用。自1979年Diaz[6〕等人用电化学方法获得具有良好物理性能且与电化学电极表面具有良好粘附性的聚毗咯薄膜后，从芳香族化合物或杂环化合物单体中用电化学方法聚合生成的聚合物薄膜越来越交到人们的重视。这是因为它们制作容易而且具有良好的化学和热稳定性。除此之外，其组织结构和机械与电学性l丁己可以通过对其电化学聚合过程及参数的控制来改变。另外，与非导电有机物聚合膜相比，用电化学方法得到的导电孔一机物薄膜的膜厚一可以根据实际所需而定。达到所要求的厚度。芳香族化合物和杂环化合物聚合膜的这些优点显示了它们在精密和超精密测试导轨运动副中的潜在用途。