介觀尺度MEMS器件的納米磁性液體磁控潤滑研究.pdf

1、介觀尺度MEMS器件的工作間隙小，且運(yùn)轉(zhuǎn)速度高，相對(duì)于傳統(tǒng)機(jī)械而言，其摩擦問題顯得更加突出。由于缺乏有效的潤滑手段，嚴(yán)重阻礙了MEMS器件的開發(fā)應(yīng)用。為此，本文嘗試采用低表觀粘度的納米磁性液體，對(duì)介觀尺度MEMS器件進(jìn)行了磁控潤滑研究。
　　根據(jù)液體潤滑理論中摩擦副速度工況與所需潤滑劑粘度間的相互關(guān)系，以及磁性液體的表觀粘度可以通過外加磁場(chǎng)調(diào)節(jié)的粘磁效應(yīng)理論，提出了磁性液體的磁控潤滑模型，用來改善介觀尺度MEMS器件的潤滑效果。<

2、br>　　根據(jù)磁性液體粘磁效應(yīng)分析結(jié)果，采用化學(xué)共沉淀法制備出磁性能優(yōu)良的Fe3O4磁性顆粒，并借助表面活性劑將其分散到的基載液中，合成了低表觀粘度的水基、煤油基、雙脂基和烴基納米磁性液體，分別測(cè)試了它們的磁性能、穩(wěn)定性以及粘磁特性，并根據(jù)測(cè)試結(jié)果，確定了實(shí)驗(yàn)所需的磁場(chǎng)強(qiáng)度條件。
　　根據(jù)介觀尺度MEMS器件的實(shí)際工況和實(shí)驗(yàn)對(duì)磁場(chǎng)施加的需求，對(duì)銷-盤式MEMS摩擦磨損實(shí)驗(yàn)臺(tái)的潤滑池部分進(jìn)行了改造。根據(jù)磁控潤滑理論設(shè)計(jì)了一種永磁體結(jié)

3、合導(dǎo)磁靴的磁場(chǎng)施加方法，結(jié)合ANSYS軟件電磁仿真的結(jié)果，獲得了實(shí)驗(yàn)所需的導(dǎo)磁靴的形狀和尺寸，保證施加磁場(chǎng)強(qiáng)度達(dá)到實(shí)驗(yàn)要求。
　　利用上述MEMS摩擦磨損實(shí)驗(yàn)裝置測(cè)試了磁性液體對(duì)介觀尺度MEMS器件表面的潤滑性能。通過測(cè)量不同相對(duì)滑動(dòng)速度條件下的摩擦系數(shù)和兩摩擦副表面間的油膜厚度，討論了介觀尺度MEMS器件表面的摩擦機(jī)理以及磁性液體作為潤滑劑的潤滑機(jī)理。利用SEM對(duì)MEMS器件在混合潤滑階段磨損形貌進(jìn)行表征，同時(shí)，采用ANSYS