用复合振子模型计算纳米尺度滑动摩擦力的研究

中国机械工程 ›› 2007, Vol. 18 ›› Issue (21): 2592-2596.

用复合振子模型计算纳米尺度滑动摩擦力的研究

许中明^1,2;黄平²

收稿日期:1900-01-01 修回日期:1900-01-01 出版日期:2007-11-10 发布日期:2007-11-10

Calculating Atomic Scale Frictional Force with Composite Oscillator Model

Xu Zhongming^1,2;Huang Ping²

Received:1900-01-01 Revised:1900-01-01 Online:2007-11-10 Published:2007-11-10

摘要/Abstract

摘要：

以光滑界面摩擦为研究对象，探讨用复合振子模型计算纳米尺度滑动摩擦力的原理和方法，推导出滑动摩擦力和摩擦因数的计算公式，并用原子力显微镜探针在硅试样和云母试样上做扫描实验进行验证。实验值与理论计算值的对比结果表明，两者所反映的规律基本一致，表明所提出的理论和方法可行。研究表明，滑动摩擦力与接触面积成线性增长关系，并随宏观振子横向刚度的增大而减小，由于可通过改变摩擦表面的几何形貌来改变宏观振子的横向刚度，因此这一结论将为摩擦控制提供一种新途径。

关键词: 界面摩擦, 复合振子模型, 摩擦力, 摩擦控制

Abstract:

A method to calculate interfacial friction force with composite oscillator model was discussed, and the formulas used in calculation were derived. Some experiments with an atomic force microscopy were carried out to testify the method. The experimental results are in accord with the numerical analysis ones of the proposed method. This indicates the method is feasible. The research shows that the frictional force increases linearly as the contact area increases, but decreases with increase of the lateral stiffness of the macro oscillator. Therefore, it is possible to develop a new method to control friction because the lateral stiffness of the macro oscillator can be changed by modifying the geometry of the frictional surfaces.

Key words: interfacial friction, composite oscillator model, frictional force, friction control

中图分类号:

TH117.2

许中明, 黄平. 用复合振子模型计算纳米尺度滑动摩擦力的研究[J]. 中国机械工程, 2007, 18(21): 2592-2596.

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