[發(fā)明專利]微納米織構(gòu)表面的電控摩擦方法及其裝置

無效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201110374993.5
• 申請(qǐng)日: 2011-11-23
• 公開（公告）號(hào): CN102426134A
• 公開（公告）日: 2012-04-25
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 楊海峰;周龍鵬;郝敬斌;朱華
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 中國礦業(yè)大學(xué)
• 主分類號(hào): G01N3/02
• 分類號(hào): G01N3/02;G01N3/56
• 代理公司: 江蘇圣典律師事務(wù)所 32237
• 代理人: 程化銘

1.一種微納米織構(gòu)表面的電控摩擦方法，其特征是：該摩擦方法包括前期準(zhǔn)備、恒壓力加載、電控信號(hào)輸入和摩擦力檢測(cè)，具體步驟以下：

前期準(zhǔn)備：首先準(zhǔn)備好進(jìn)行電控摩擦學(xué)性能測(cè)試用的樣品，所述的樣品上帶有微米織構(gòu)、亞微米織構(gòu)或納米織構(gòu)，將樣品置于樣品臺(tái)上；然后把帶有球形針尖的探針安裝到探針架上；最后建立微納米織構(gòu)電控摩擦測(cè)試裝置，所述的微納米織構(gòu)電控摩擦測(cè)試裝置包括摩擦力檢測(cè)模塊和電控信號(hào)輸入模塊，摩擦力檢測(cè)模塊和電控信號(hào)輸入模塊順序連接；

恒壓力加載：首先調(diào)整探針架的高度至球形探針與樣品表面相接觸；然后，通過計(jì)算機(jī)系統(tǒng)施加于壓電陶瓷掃描器的電壓值調(diào)整壓電陶瓷掃描器的伸長(zhǎng)量，壓電陶瓷掃描器的伸長(zhǎng)帶動(dòng)樣品的上升，從而導(dǎo)致球形探針懸臂的變形，根據(jù)懸臂的變形量和懸臂的力學(xué)常數(shù)可以確定球形探針和樣品間壓力的大小，將這時(shí)的壓力值對(duì)應(yīng)的電壓值設(shè)定為摩擦測(cè)試過程中參考點(diǎn)；最后，摩擦力測(cè)試過程中，由于樣品形貌的起伏導(dǎo)致探針變形量的改變，從而改變了壓力的大小，此時(shí)通過四象限光電探測(cè)器檢測(cè)因懸臂變形引起的反射光位置變化，判定探針的變形量，將信號(hào)進(jìn)行模數(shù)轉(zhuǎn)化后與參考點(diǎn)進(jìn)行比較，再將差值進(jìn)行數(shù)模轉(zhuǎn)換經(jīng)放大器放大，驅(qū)動(dòng)壓電陶瓷掃描器實(shí)時(shí)的做出調(diào)整，保持壓電陶瓷掃描器的調(diào)整與樣品形貌起伏同步，保證樣品和探針間恒壓力的穩(wěn)定加載；

電控信號(hào)輸入：將計(jì)算機(jī)系統(tǒng)通過數(shù)據(jù)線與電化學(xué)工作站相連，電化學(xué)工作站的正極與微安表相連，微安表與導(dǎo)電探針架相連；電化學(xué)工作站的負(fù)極與電阻、樣品臺(tái)、樣品依次相連；電化學(xué)工作站、微安表、探針架、探針、樣品、樣品臺(tái)、電阻構(gòu)成了一個(gè)閉合回路；

電化學(xué)工作站可以通過計(jì)算機(jī)系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)直流、交流、正向脈沖、反向脈沖、不同頻率脈沖、正負(fù)交替脈沖、三角形波、方形波、正弦波的電壓信號(hào)輸入；摩擦力測(cè)試過程中，通過改變計(jì)算機(jī)系統(tǒng)上電壓信號(hào)，實(shí)時(shí)對(duì)摩擦力進(jìn)行調(diào)整，控制樣品和探針間的摩擦狀態(tài)；

摩擦力檢測(cè)：首先，測(cè)試用激光器發(fā)出的光入射到探針背面，反射后光斑落在四象限光電探測(cè)器的中心位置；然后，在摩擦力檢測(cè)過程中，探針和樣品之間相對(duì)運(yùn)動(dòng)，壓力的變化、電壓輸入信號(hào)的變化引起探針懸臂的扭曲，光斑就會(huì)偏離四象限光電探測(cè)器的中心位置；將該信號(hào)輸入計(jì)算機(jī)系統(tǒng)進(jìn)行計(jì)算后得出摩擦力的大小。

2.一種微納米織構(gòu)表面的電控摩擦裝置，其特征是：它包括摩擦力檢測(cè)模塊和電控信號(hào)輸入模塊，摩擦力檢測(cè)模塊和電控信號(hào)輸入模塊順序連接；所述的摩擦力檢測(cè)模塊包括激光器、四象限光電探測(cè)器、計(jì)算機(jī)系統(tǒng)、壓電陶瓷掃描器和樣品臺(tái)，激光器、四象限光電探測(cè)器、計(jì)算機(jī)系統(tǒng)、壓電陶瓷掃描器和樣品臺(tái)順序連接，探針的導(dǎo)電球形針尖與探針懸臂的一端粘結(jié)在一起，探針的另一端夾持在探針架上，同時(shí)探針架、微安表、電化學(xué)工作站、電阻、樣品依次相連，樣品帶有織構(gòu)的一面與探針相接觸；電化學(xué)工作站通過數(shù)據(jù)線與計(jì)算機(jī)系統(tǒng)相連接，以此實(shí)現(xiàn)摩擦力測(cè)試過程中電壓信號(hào)的輸入。