设计出1种能够模拟基于单晶硅材料微机电器件侧面摩擦副摩擦磨损状况的试验机，有效模拟可动MEMS器件摩擦副之间磨损的真实状况，介绍了试验机测试机构的工作原理并从理论计算及有限元模拟分析2方面对其结构模态进行分析，在超净间内（千级、室温、相对湿度RH约50％），利用光学显微镜、CCD图像采集系统及计算机对梳齿驱动器的谐振频率及摩擦副的动态摩擦系数进行了测试．结果表明：采用所研制的试验机测得的谐振频率为5600，与理论计算及模拟分析的结果（5590和5641）非常接近；摩擦副的动态摩擦系数在0．24～0．35之间；动态摩擦系数随着施加在摩擦副上的正压力变化而变化．

提出了一种共光路外差干涉测量模拟磁头磁盘静态间隙的方法,该方法以低频差横向塞曼双频激光器作为光源,采用专门设计的双折射透镜分光和相位测量技术,实现了对光波半波长的3600细分,从而使测量分辨率达到0.1 nm.原理实验结果表明,该系统在无恒温的普通实验室条件下,1 h内稳定测量实验结果漂移小于4 nm;利用压电陶瓷(PZT)微动工作台(步进分辨率1 nm)驱动反射镜(模拟磁头)产生位移,在1μm范围内与该系统测量结果进行比对,得到线性相关系数优于0.9998.

为解决温度、振动、摩擦力、空气流动等因素对微电机力矩测试精度影响大的问题，提出了利用非接触法对微牛·米级微电机输出力矩进行测试的测量方法。对自行研制的测试设备——微力矩测试仪的工作原理及测试精度进行了详细分析。用所提出的测试方法和设备对电磁式微电机的力矩特性进行了测量，测试结果表明：该测试方法测量精度高，能够满足微牛·米级微电机力矩特性测试的要求。

为满足电磁型平面微电机对定子绕组线圈的高深宽比及厚度要求,提出一种利用AZ4903光刻胶制作电磁平面微电机定子绕组的方法.通过反复摸索,得到了该光刻胶的较理想的转速胶膜厚度、前烘时间-温度的关系曲线及合适的曝光、显影时间.制作出了厚度为40 μm、 陡直度良好的定子绕组线圈.把利用该工艺制作的定子绕组和转子装配后形成了微电机,通过对该电机转速和输出力矩的测试结果表明,电机运转平稳、力矩波动小.

采用原子力显微镜测试了微悬臂梁构件的弯曲变形规律.发现构件的弹性支撑是试验数据和理论计算出现误差的主要原因.引入支撑扭转等效刚度对探针-样品等效刚度计算公式进行修正.修正结果对大有效长度的构件与实测结果吻合良好.对短有效长度微悬臂梁,其误差原因主要为支撑的影响以及测试探针的大变形,论文进一步提出研究的建议.

利用纳米硬度计通过微悬臂梁的弯曲试验来测量其力学特性是一种简便而有效的方法，具有很高的载荷分辨率，可精确测量微悬臂梁纳米级弯曲形变。运用该方法在研究微悬臂梁的弯曲形变过程中，必须考虑压头在微悬臂梁上的压入以及微悬臂沿宽度方向的挠曲。微悬臂梁采用普通的集成电路工艺(IC)制造。试验研究表明，多晶硅微悬臂梁的纯挠曲与载荷成很好的线性关系，呈现弹性变形，通过该线性关系可计算得到梁的弹性模量。测得的多晶硅微悬臂梁的弹性模量为156±(2.9%-6.3%)GPa。

为研制电流变液作为钳位介质的大行程高精度蠕动式进给机构，以压电陶瓷作为驱动元件，沸石／硅油型电流变液作为钳位介质，研制了蠕动式压电电流变液直线式进给机构样机，并利用计算机编程对机构的进给运动进行了控制，发现机构运动中存在负位移现象并研究了压电陶瓷驱动电压、电流变液钳位电压以及电流变液充放电时间对机构负位移的影响，建立了机构的动力学模型，对影响负位移大小的因素进行了定性探讨。结果表明，机构运动过程中，极板所受的作用力主要是钳位力、阻尼力和压电陶瓷的驱动力，增大钳位力，减小阻尼力，增大驱动力同时减缓驱动力的变化速率，对减小负位移有利。

微观黏滑和黏附失效是微机电系统中的常见现象,该现象主要是由于受包括静电力、范德华力及毛细力等各种表面力所起的主导作用而产生的.采用黏着接触理论和运动分析方法,得到了微观摩擦试验中黏滑出现的无量纲黏滑数,表微观黏滑是接触表面特性、形貌参数、接触载荷及滑动速度等综合作用的结果,进而获得黏滑现象的各种临界参数,提出了黏滑行为控制的表面修饰与形貌设计依据;针对微构件的黏附失效,采用Laplace公式并结合微构件的变形分析,探究了毛细力作用下微构件的变形特征与失稳行为,发现其变形过程中存在着不稳定的临界点,对应黏附行为的发生,进而提出了微构件防黏附的结构设计.

为了能够比较真实地模拟微机电器件侧面摩擦副之间的摩擦磨损状况，进而对MEMS器件的摩擦学规律进行研究，设计了一种基于单晶硅材料的片上微摩擦测试机构。利用微机械体硅工艺及键合技术，把系统中的测试机构、加载机构以及力传感器集成在一个单一的芯片上。对结构的临界驱动电压、静态摩擦力及正压力进行了理论推导。最后，在显微镜下对该机构的静态摩擦因数进行了测试。测试结果表明：随着施加在摩擦副上的正压力的增加，摩擦因数相应减小。

为了了解构件尺寸的微型化给材料的强度和弹性模量带来的影响,利用纳米硬度计通过微悬臂梁的弯曲实验来测量其力学特性.该方法可精确测量微悬臂梁纳米级弯曲形变,但必须考虑压头在微悬臂梁上的压入及微悬臂沿宽度方向的挠曲.试验研究表明,多晶硅微悬臂梁的平均弹性模量为156 GPa ±(4.52～9.83)GPa,其失效断裂强度表现出对构件有效体积和表面积的尺寸效应.由实验测得的失效强度得到KC=1.62 MPa *m1/2,计算出的缺陷尺寸a为58～117 nm.