[发明专利]一种超滑基本结构及用于测试固体超滑摩擦系数的装置

说明书

本发明提供了一种超滑基本结构及用于测试固体超滑摩擦系数的器件。超滑基本结构包括基底和位于基底上的多个岛状结构，其中，每个岛状结构包括岛盖和具有原子级光滑表面的岛体，所述岛盖位于岛体的上表面，岛盖的上表面设置有连接单元，所述连接单元与推动部件可分离地连接。用于测试固体超滑摩擦系数的装置包括推动部件和所述超滑基本结构，通过所述连接单元与推动部件可分离地连接，能更好地固定岛体，并能够更加灵活、准确地控制岛体的移动，提高了超滑器件摩擦系数的测试效率，另外，连接单元与推动部件之间脱离方便，实现了超滑岛体的重复利用，简化了操作步骤，大大降低了测试成本。

技术领域

本发明属于结构超滑领域，更具体地，涉及一种超滑基本结构和用于测试固体超滑摩擦系数的装置。

背景技术

长期以来,摩擦和磨损问题,不但与制造业密切相关,还与能源、环境和健康直接相关。据统计,全世界约三分之一的能源在摩擦过程中被消耗掉,约80％的机器零部件失效都是由磨损造成的。微机电系统(MEMS)具有尺度小、质量轻、能耗低等特点，但随着特征尺度的显著减小,微机电系统的比表面积增大，表面黏附、摩擦、磨损等界面效应表现突出。摩擦、磨损等问题已经成为影响以MEMS为代表的具有微纳摩擦副的众多器件性能发展的瓶颈问题。

超润滑是解决摩擦、磨损问题的一种理想方案。目前能够实现的固体结构润滑仅存在于微米及更小的尺度，由于超润滑具有极小的摩擦系数，此时，利用传统的摩擦系数测量方法已不能满足检测精度。随着微米纳米技术的发展，目前利用原子力显微镜(AFM)可以实现纳米级尺寸和纳米级微力的测量，并且能够得到微观结构的三维形貌等信息。

现有技术中，专利CN103438348A公开了一种超滑基本结构，包括基底和位于基底上的多个岛状结构，其岛状结构的端部具有一保护层，在实际操作中，当利用推动部件按压于该保护层上时，由于表面光滑，难以将超滑岛状物体压住。专利CN108845161A公开一种原子力显微镜探针，包括探针本体和设置在探针本体的针尖一侧的接触体，该接触体包括连接段和接触段，通过导电胶或非导电胶等连接体将连接段连接在针尖上，或者通过其他卡固或者嵌固的方式将连接段连接在针尖上，以上连接方式都是将连接体固定在针尖上，在测试完成后，二者不易实现无损分开，在测试固体的超滑摩擦系数之后，则将石墨岛废弃，大大增加了测试成本。

因此，如何提供一种在精确地检测被测样品的摩擦系数的同时，能大大降低测试成本的固体超滑结构和测试固体超滑摩擦系数的器件，成为亟需解决的技术问题。

发明内容

为了解决上述问题，本发明提供了一种超滑基本结构，包括基底和位于基底上的多个岛状结构，其中，每个岛状结构包括岛盖和具有原子级光滑表面的岛体，所述岛盖位于岛体的上表面，其特征在于，岛盖的上表面设置有连接单元，所述连接单元与推动部件可分离地连接。

特别的，所述连接单元与推动部件的尖端可分离地连接。

特别的，所述推动部件具体为微型机械手。

特别的，所述原子级光滑表面为岛体的下表面。

所述岛体的材质可以为石墨、二硫化钼、云母或硅，或其它固体超滑材料。

所述岛盖的材料可为二氧化硅。

所述连接单元的中心与岛盖上表面的中心位置之间的距离小于所述连接单元的中心与岛盖上表面的邻近的边沿之间的距离。优选地，所述连接单元的中心与岛盖上表面的中心重合。

所述连接单元具体为凹坑。

特别的，所述凹坑的纵向截面为V形、梯形或矩形。

特别的，所述凹坑的底部尺寸小于等于顶部尺寸。

本发明还提供了一种用于测试固体超滑摩擦系数的装置，其包括推动部件和所述的超滑基本结构。特别的，所述超滑基本结构的连接单元与推动部件的尖端可分离地连接。