气缸套表面微造型与微纳米颗粒填充对摩擦学性能的影响

研究气缸套试样表面微造型技术和微纳米颗粒填充技术对缸套-活塞环摩擦副摩擦学性能的影响。在富油和贫油2种工况下,探究表面微造型和微纳米颗粒填充技术对摩擦副的摩擦因数和抗黏着磨损时间的影响。试验结果表明:在富油工况下,表面两端微造型和蛇纹石二硫化钼微纳米颗粒复合填充气缸套试样的摩擦因数最小,比机械珩磨气缸套试样的摩擦因数降低了13.99%;在贫油工况下,表面全部微造型和蛇纹石二硫化钼微纳米颗粒复合填充气缸套试样的抗黏着磨损时间最长,比机械珩磨气缸套试样的抗黏着磨损时间延长了85.79%;在试验过程中,表面微坑中的微纳米颗粒的溢出率会随着时间的延长而逐渐下降,最后趋近于0。     

基于划痕法制备的微织构硬质合金摩擦磨损试验研究

采用尖端球半径10μm、锥角120°的金刚石压头在硬质合金(YG6)表面制备了划痕宽度为10~50μm的微织构,并采用球盘式摩擦磨损试验方法进行了微织构化硬质合金的摩擦磨损试验,对摩擦磨损试验过程的摩擦力与摩擦因数进行了在线测量,并用超景深电子显微镜与扫描电镜对微织构形貌与摩擦磨损形貌进行了显微观察。试验结果表明,采用金刚石压头划痕法制备硬质合金微织构是可行的,并且硬质合金微织构有助于降低摩擦因数,当织构方向与摩擦磨损运动方向垂直时,微织构对硬质合金摩擦磨损特性的改善效果最好。     

化工机械设备轴承合金表面微造型对摩擦磨损性能的影响

为了研究表面微凹坑造型对化工机械设备中轴承合金润滑摩擦性能的影响,利用UMT-2型多功能摩擦磨损试验机,对不同工艺参数表面微凹坑轴承合金进行油润滑条件下摩擦磨损试验。研究了微凹坑面积密度、深度对摩擦因数的影响规律,同时探讨了工况条件对摩擦性能的影响。试验结果表明:微凹坑面积密度和微凹坑深度对摩擦性能的影响均存在最优值,微凹坑面积密度为10%,深度为25μm时,表面微凹坑造型减摩效果最佳;微凹坑面积密度、深度不变时,表面微凹坑造型试样摩擦因数随加载载荷增大而增加,说明高载荷工况下利用微凹坑造型改善耐磨性能效果不明显。磨痕形貌分析表明,低载荷工况下,合金表面微凹坑造型抗磨损效果明显。     

可动微机电器件摩擦磨损测试方法研究

为比较真实地模拟可动微机电器件侧面间的摩擦磨损状况,进而研究MEMS器件的摩擦磨损规律,设计和研制了一种基于单晶硅材料的微摩擦试验模块,利用微机械体硅工艺及键合技术,将摩擦磨损测试单元、加载单元以及微力传感元件集成在单一的芯片上。最后,在大气环境下借助数字光学显微镜和图像处理技术对该试验模块的静、动态摩擦因数及磨损状况进行了测试。试验结果表明:随着正压力的增加,该摩擦副的摩擦因数相应减小,在较长时间的摩擦过程中磨粒表面出现了比较严重的氧化现象。     

微摩擦测试技术研究进展

随着微型机械的发展,尤其是微摩擦学研究的进展,微摩擦测试技术显得极为重要。综述了国内外微摩擦测试技术的研究进展和现状,介绍了基于应变仪、压力传感器、电磁微型马达、硅微机械结构、浮力、光学检测等原理的微摩擦测试仪,分析了它们的工作原理和特点。     

摩擦纳米发电机在自驱动微系统研究中的现状与展望

摩擦纳米发电机由王中林团队2012年首次发明,是基于机械界面摩擦起电与静电感应耦合效应的新能源技术,具有轻薄、柔性、选材广的特点,可收集人体与环境中的微小机械能,不但是一个微能源产生的新方法,更是机械传感的新途径。详述了摩擦纳米发电的机理、特性与理论模型。介绍了几种提高摩擦发电性能的微纳制造方法。综述了一系列基于摩擦电的微机械传感器、执行器和自驱动微系统,及其在柔性机械、智能装备和无线传感等领域的应用研究。对摩擦电自驱动微系统目前存在的问题做出了分析与讨论,展望了其未来的研究趋势。     

规则微造型表面磨损过程的有限元分析

利用ANSYS模拟了凹坑型微造型表面的磨损过程.模型利用Archard磨损方程动态地调整接触面的几何变形,考虑了接触面几何形状对磨损的影响.对干摩擦条件下光滑型和微造型2种表面的压力分布、最大磨损深度变化、磨损深度分布进行了比较.结果表明,表面微造型有助于减少磨损,利于维持接触面几何形状的一致性,从而延长摩擦副的寿命.     

预压力对弯纵振子微驱动的瞬态摩擦和磨损影响研究

利用自行研发的试验系统研究2种不同摩擦配副间瞬态摩擦和磨损,自动记录了预压力条件下摩擦配副正压力与驱动力的动态曲线,给出了摩擦副磨损表面光学照片.对2种不同配副动态正压力和驱动力峰值随预压力变化进行数据处理,得到其变化规律曲线,并对微驱动摩擦和磨损机制进行分析.结果表明:对于不同的摩擦副材料,随着预压力增大,弹性模量大的动态正压力大,而弹性模量小的驱动力效果好;超声波微驱动过程中,纵向振动造成下试样表面的微凸峰塑性破坏,而由弯曲引起的横向摆动造成下试样表面擦伤.     

微造型表面纹理的制备及摩擦机理研究

通过降低接触面积来减小表面纹理磨损,又通过对润滑油的存储实现动压润滑以及二次润滑来达到减摩抗磨的作用。在滑动接触过程中,接触条件不断变化,表面微造型加工质量的优劣以及是否依据其摩擦机理进行了纹理设计都会对摩擦特性的评估产生重要影响。本文对微造型纹理表面滑动接触中的摩擦机理进行了综述,介绍了表面微造型制备技术和表面微造型的应用,并探讨了表面微造型技术可能的发展方向。     

织构参数对不锈钢与猪股骨间摩擦性能的影响

采用YLP-F20激光打标机在4Cr13不锈钢圆盘试件表面加工出不同尺寸的沟槽微织构试样;将织构试样与新鲜猪股骨制成的骨棒试样构成销-盘摩擦副,在立式万能摩擦磨损试验机上进行摩擦磨损试验,研究微织构参数对不锈钢与猪股骨在生理盐水润滑下的摩擦特性的影响。结果表明:沟槽型的摩擦因数比无沟槽的要小,在文中研究的范围内摩擦因数随着沟槽宽度的增加而减小,随着沟槽间角度的增加而增加;对加工微织构后的表面进行处理对摩擦因数的影响很大。文中研究范围内宽度200μm、深度20μm、角度1.21°微织构组合,相比较于无微织构试件摩擦因数最大降低了36.4%。     

中国微纳制造研究进展

介绍了中国微纳制造领域的总体概况。从微构件力学性能、微纳摩擦磨损及粘附行为研究、典型微流体器件输运特性研究、拓扑优化技术在微纳结构设计中的应用研究、微传热学的研究和微测试方法和装置的研究具体介绍了微纳制造基础理论方面取得的进展。从设计方法、硅基微机电系统(Micro electro mechanical system,MEMS)制造工艺、非硅MEMS制造工艺等方面介绍了微系统设计与加工工艺研究进展。从物理量微传感器、微执行器件与系统、微纳生化传感与分析和微能源等方面介绍了微纳器件与微纳系统的研究进展,最后对中国微纳制造发展进行了总结和展望。     

电控摩擦技术的研究进展

作为一种主动控制摩擦性能技术,电控摩擦技术可解决实际中的电接触摩擦问题和主动控制摩擦副的摩擦与磨损性能。综述电控摩擦技术的研究进展,介绍该领域已形成大量的理论体系,如自生电势、表面转移膜、化学反应膜等,展望电控摩擦技术的发展方向。微型化是机电系统的发展趋势,同时也是电控摩擦技术的研究趋势;在微机电系统或纳米机电系统领域,微电控摩擦技术或纳米电控摩擦技术有很好的应用前景。     

微细加工技术与应用

微细加工技术是现代机电领域新兴学科微机电系统（MEMS）研究的关键技术之一。分析了近年来微机械领域的主要微细加工方法、能达到的加工尺度与水平、加工范畴及应用;阐述了微细加工技术的发展趋势。     

超磁致伸缩材料驱动微型马达的原理与应用

从结构和性能上阐述了超磁致伸缩微型马达的原理及其在微机电系统中的应用状况。通过对国内外几种典型超磁致伸缩马达的原理性剖析，分析探讨了超磁致伸缩马达微型化、集成化以及高频振动等问题的解决途径与方法，为超磁致伸缩微型马达的进一步发展提供了的理论基础和研究方向。     

The effect of water on friction of MEMS

Water plays a significant role in the performance of micro electro mechanical systems (MEMS). A special apparatus was employed to investigate the adhesive friction attributed to water at low coverages, i.e., in the nanometer range, where friction and adhesion are a function of the water layer thickness. In addition, the history of the sample surface also plays a significant role. The friction forces associated with hydrophobic samples are negligibly affected by humidity changes, whereas those of hydrophilic samples show a strong dependence. Sample coverage and the friction force are also influenced by the sample temperature. High forces were measured for high humidities at low sample temperatures, for hydrophilic silicon. In contrast, hydrophobic samples show an increase of the friction force with increasing temperature. Experiments performed under high vacuum demonstrated that decreasing the water layer thickness by desorption decreases the friction force with several sub‐minima and sub‐maxima. The friction signal is accompanied by sudden fluctuations. For submonolayer coverage the friction force starts to increase. This revised version was published online in July 2006 with corrections to the Cover Date.     

基于压缩感知理论的MEMS陀螺仪信号降噪研究

通过分析传统小波阈值滤波的局限性,将基于压缩感知的小波滤波方法应用于低精度MEMS(micro electro mechanicalsystem)陀螺仪信号降噪中,并与小波阈值滤波方法进行了实验对比,实验结果表明:基于压缩感知的小波滤波方法可以有效地去除MEMS陀螺仪输出信号中的噪声,并且在压缩比较大时基于压缩感知的滤波方法去噪效果优于小波阈值滤波方法,改善了低精度MEMS陀螺仪零偏稳定性,为工程中解决低精度MEMS陀螺仪降噪问题提供了新思路。     

超固体润滑及其在微机械电子系统中的应用前景

介绍了超固体润滑的概念 ,综述了超固体润滑的研究现状和近年来的研究成果 ,通过对微机械电子系统摩擦学问题的讨论 ,分析了超固体润滑在微机械电子系统中应用的前景 ,阐述了超固体润滑技术在微机械电子系统中应用的发展趋势     

微观摩擦与表面形貌相关性的试验研究

针对微机电系统存在的问题，阐述了微摩擦的测试方法以及表面形貌对微机械中摩擦性能的影响，试验研究了表面形貌对介于宏观和微观之间摩擦行为的影响。试验用研磨的方法在硅片表面制作了不同宽度的条纹，通过UMT微摩擦测试仪研究了在不同速度和载荷下氮化硅陶瓷球和试样间的摩擦行为。试验表明，在硅片上制作出合适的条纹有助于降低摩擦系数，在低载低速下出现了测力梁突然释放弹性变形能的情况，使得摩擦力和载荷不稳定，而且随着表面条纹间距增大，这种现象的频率也越来越高，并通过理论分析解释了这些现象。     

微机电系统静动态测试技术研究

在中国国家863高技术发展计划MEMS重大专项课题《MEMS动态特性频闪干涉视觉三维测量技术及系统》资助下，研发微机电系统(Micro Electro Mechanical System , MEMS)动态特性三维测量技术与系统。对已有的微几何量、微材料力学性能和MEMS动态参数测试方法进行研讨。 几何尺寸和表面形貌轮廓的测量是MEMS测量的基础。二维微几何量检测采用普通光学显微镜和扫描电子显微镜。表面形貌测量大致可分为接触式测量和非接触式测量，机械触针式轮廓仪是典型的接触式测量仪器，非接触式测量大多采用光学技术，主要有光针式轮廓仪，采用光切、干涉、投影光栅和微视觉等测量方法。     

复杂微机电系统多学科设计方法研究

针对复杂微机电系统设计涉及多个学科领域的特点,提出了应用多学科设计优化方法来设计复杂微机电工程产品,归纳分析了复杂微机电系统在设计过程中可能涉及的学科,探讨了多学科设计方法在复杂微机电系统设计中的应用。