बड़े पैमाने आकार घटने के रूप में MEMS उपकरणों में मात्रा अनुपात सतह क्षेत्र की वजह से, सतह बलों जैसे आसंजन और घर्षण तेजी से महत्वपूर्ण हो जाते हैं और अधिक inertial और गुरुत्वाकर्षण बलों पर हावी है. यह लेख एक साथ किए गए माप से कुछ परिणाम प्रस्तुत नैनो घर्षण - मापी से CSM उपकरण आमतौर पर इस्तेमाल किया MEMS संरचनात्मक सामग्री की एक चयन पर . टेस्ट विधि परीक्षण गोलाकार स्टेनलेस स्टील ब्रैकट पर घुड़सवार साथी के रूप में त्रिज्या 500 सुक्ष्ममापी की एक सी गेंद (100) का उपयोग कर प्रदर्शन किया गया. तीन नमूना सामग्री एकल क्रिस्टल सी (100) (फॉस्फोरस डाल दिया गया) वेफर, एक हीरे की तरह की मोटाई कार्बन (DLC) फिल्म 10 एनएम (एक सी (100) वफ़र पर जमा) और एक hexadecane thiol (HDT) शामिल आत्म इकट्ठे monolayer (एसएएम) (111) Au / सी (100) विसर्जन द्वारा सब्सट्रेट पर जमा है. सेना अंशांकन प्लॉट विधि चिपकने वाला बलों परिवेश की स्थिति में (22 डिग्री सेल्सियस के सापेक्ष आर्द्रता 45% - 55%) एक बहुत ही 'बल अंशांकन साजिश' फोर्स माइक्रोस्कोपी (SFM) स्कैन में प्रयोग किया जाता विधि के लिए इसी तरह की तकनीक का उपयोग कर मापा गया. यह एक नियंत्रित तरीके से नमूना सामग्री के साथ संपर्क में गेंद और संपर्क में लाने के समय की अवधि के लिए सतहों रखने के होते हैं . अधिकतम शक्ति है, ऊपरी और निचले सतहों अलग खींच की जरूरत है, चिपकने वाली ताकत के रूप में मापा जाता है. आसंजन मापन एक ऐसे आसंजन माप का एक विशिष्ट उदाहरण छवि में दिखाया गया है. एक ही सामग्री के एक फ्लैट के साथ संपर्क में एक सी गेंद (100) के लिए 1. के रूप में गेंद को कुछ नैनोमीटर (एक बिंदु) के भीतर नमूना fl दृष्टिकोण, एक आकर्षक बल दो सतहों के बीच मौजूद है. गेंद इसलिए नमूना की ओर खींच लिया है और संपर्क बिंदु बी नमूना की सतह पर पानी के अणुओं सोखना भी इस तथाकथित स्नैप - में तेजी लाने कर सकते हैं एक पानी meniscus के गठन के कारण होता है. इस बिंदु पर से, गेंद नमूना की सतह के साथ संपर्क में है, और के रूप में z-piezo आगे फैली, ब्रैकट सीधे रास्ते से फिर आगे है . इस वक्र के sloped भाग द्वारा प्रतिनिधित्व किया है. चिपकने वाला बल पर समय के प्रभाव विभिन्न समय अवधि के लिए अपनी अधिकतम लंबाई में z-piezo बनाए रखने के द्वारा अध्ययन किया जा सकता है. के रूप में गेंद फिर सतह (बिंदु सी) से मुकर जाता है, यह शून्य विक्षेपन (फ्लैट) आकर्षक बल के कारण लाइन से परे चला जाता है . इस घटना लंबी दूरी meniscus बल, वान डर वाल्स बल या electrostatic बल के कारण हो सकता है. बिंदु डी, गेंद चिपकने वाला बलों से मुक्त तस्वीरें और मुक्त हवा में फिर से है. %20Using%20The%20Nano%20_files/image002.gif) चित्रा 1 में एक सी गेंद (100) के लिए विशिष्ट आसंजन डेटा संपर्क (100) सी 2 सेकंड के एक आराम समय के साथ फ्लैट. (ख) के रूप में गेंद की सतह के लिए संपर्क किया है, की स्थापना से संपर्क करें और गेंद तो मुकर ब्रैकट विक्षेपन और विस्थापन के समय के एक समारोह (क) के रूप में प्लॉट किए जाते है. %20Using%20The%20Nano%20_files/image003.gif) चित्रा 2 घर्षण बल की त्रिज्या 500μm की एक सी गेंद (100) के साथ (100) सी, DLC और HDT सतहों पर बनाया माप के लिए लागू सामान्य लोड के एक समारोह के रूप में रूपांतर. 720μms -1 की गति फिसलने और फिसलने 1000μm के आयाम रैखिक घूमकर मोड में प्रयोग किया गया. घर्षण सेना माप घर्षण बलों 100 रेंज में 2500μN के लिए लागू सामान्य भार के साथ रैखिक घूमकर मोड (के रूप में पिन पर डिस्क मोड विरोध) में उपकरण का उपयोग करके मापा गया. घर्षण गुणांक का औसत मान सामान्य लोड और reproducibility ± 5% के भीतर होना पाया गया के एक समारोह के रूप में घर्षण बल मापने के द्वारा प्राप्त किया गया. कुछ विशिष्ट परिणाम छवि में संक्षेप हैं. 2 जहां यह देखा जा सकता है कि सभी तीन नमूने मापा लोड सीमा पर एक रेखीय प्रतिक्रिया प्रदर्शन कर सकते हैं. घर्षण गुणांक की गणना और निम्नलिखित क्रम में स्थान: (0.47) μSi> μDLC (0.19)> μHDT (0.15) थे . यह पुष्टि की है कि DLC और HDT की पतली परतों MEMS उपकरणों में सी सामग्री के लिए प्रभावी स्नेहक के रूप में इस्तेमाल किया जा सकता है. वेग प्रभाव वेग का प्रभाव 50 से -1 2200μms वेग के साथ घर्षण बल मापने के द्वारा जांच की गई . 2000μN की एक सामान्य लोड पर एक परिवेश हालत में सभी परीक्षण किए गए. परिणाम चित्र में दिखाए जाते हैं. 3 (क) और संकेत मिलता है कि सी (100) के लिए, घर्षण बल शुरू घट जाती है जब तक संतुलन होता है, whilst यह लगता है कि वेग लगभग DLC और HDT.For सी (100) के घर्षण गुणों पर कोई प्रभाव नहीं है उच्च वेग में, , पानी meniscus टूटी हुई है और करता है पुनर्निर्माण करने के लिए पर्याप्त समय नहीं है. Tribochemical प्रतिक्रियाओं को भी एक महत्वपूर्ण भूमिका निभा लगा रहे हैं, SiO 2 देशी ऑक्साइड के रूप में पानी के अणुओं सी (OH) 4 जो हटा दिया है और फिसलने के दौरान लगातार मंगाया उत्पादन के साथ interacts. इस सी (OH) 4 परत कम कतरनी ताकत का हो जाता है. दूसरी ओर, DLC और HDT सतहों hydrophobic गुण एक्ज़िबिट और परिवेश की स्थिति में केवल कुछ पानी के अणुओं को अवशोषित कर सकते हैं तो घर्षण बल काफी फिसलने वेग से प्रभावित नहीं है . %20Using%20The%20Nano%20_files/image004.gif) 3 चित्रा प्रायोगिक (क) फिसलने वेग, (ख) सापेक्ष आर्द्रता सी (100), DLC और HDT के घर्षण बल पर और (ग) तापमान के प्रभाव दिखाने का परिणाम है. सापेक्ष आर्द्रता सापेक्षिक आर्द्रता के प्रभाव सूखी और नम हवा के मिश्रण को शुरू करने से जांच की गई . नमी इसलिए 5% से 65% करने के लिए विविध किया जा सकता है जबकि, तापमान सामान्य लोड और स्कैनिंग वेग 22 में बनाए रखा गया डिग्री सेल्सियस, 2000μN और 720 μms -1 क्रमशः. परिणाम परिणाम चित्र में दिखाए जाते हैं. 3 (ख) और यह देखा जा सकता है कि सी (100) के लिए, घर्षण बल के एक रिश्तेदार नमी के साथ बढ़ जाती है 45% करने के लिए बढ़ाने के लिए, लेकिन फिर सापेक्षिक आर्द्रता में एक और वृद्धि के साथ एक मामूली कमी से पता चलता है. नमी DLC या HDT के घर्षण गुणों पर कोई प्रभाव नहीं है लग रहा था. सी (100) के मामले में, नमी में प्रारंभिक 45% वृद्धि अधिक adsorbed पानी के अणुओं है जो फार्म का एक बड़ा पानी meniscus है जो घर्षण में वृद्धि करने के लिए सुराग का कारण बनता है. लेकिन बहुत उच्च आर्द्रता (65%), ऐसे अणुओं की एक बड़ी मात्रा एक सतत पानी परत है जो गेंद और नमूना सतहों अलग फार्म, एक स्नेहक परत है जो घर्षण में कमी का कारण बनता है बनाने के कर सकते हैं. तापमान प्रभाव tribological संपर्क का तापमान 25 से विभिन्न डिग्री सेल्सियस 125 के लिए डिग्री सेल्सियस सापेक्षिक आर्द्रता, सामान्य लोड को बनाए रखने और 45% -55%, 2000μN और 720 क्रमशः -1 μms वेग स्कैनिंग whilst. परिणाम चित्र में प्रस्तुत किया. 3 (ग) बताते हैं कि 50 से ऊपर के तापमान ° सी, तापमान में वृद्धि सी (100) के लिए घर्षण और DLC के मामले में मामूली कमी में एक महत्वपूर्ण कमी का कारण बनता है. HDT परीक्षण रेंज से अधिक तापमान में परिवर्तन से प्रभावित नहीं किया जा रहा है. उच्च तापमान, पानी और सतह के तनाव की कमी के desorption (100) सी और DLC के घर्षण बलों में कमी करने के लिए नेतृत्व. हालांकि, HDT के मामले में, केवल कुछ पानी के अणुओं सतह पर adsorbed कर रहे हैं ताकि aforementioned तंत्र एक महत्वपूर्ण प्रभाव नहीं डालती है और इस तरह HDT किसी भी तापमान परिवर्तन से अप्रभावित लगता है. |