[发明专利]超滑骨架及其加工方法

说明书

本发明提供了一种超滑骨架及其加工方法，用于与超滑片组合构成超滑副，所述超滑片置于所述超滑骨架上，包括基底和设于所述基底上的薄膜层，所述薄膜层上设有若干个孔结构，所述薄膜层的表面是原子级平整表面，所述超滑片置于所述薄膜层上，且所述超滑片的尺寸大于所述孔结构的尺寸。本发明提供的超滑骨架，薄膜层的表面满足原子级平整，且孔结构的边缘不影响薄膜层的表面平整度，且超滑片的尺寸大于孔结构的尺寸，超滑片可以在超滑骨架上同时覆盖多个孔结构，从而可以避免超滑骨架上形成的凹凸结构影响其表面平整度，不仅有效的减小了摩擦力，且降低了对于超滑平面的加工要求，降低了加工难度。

技术领域

本发明涉及结构超滑的技术领域，具体涉及一种超滑骨架及其加工方法。

背景技术

长期以来,摩擦和磨损的问题,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。结构超滑是解决摩擦磨损问题的理想方案之一，结构超滑是指两个原子级光滑且非公度接触的范德华固体表面(如石墨烯、二硫化钼等二维材料表面)之间摩擦、磨损几乎为零的现象。

在制备超滑器件的过程中，往往涉及到基底的制备，由于超滑片的尺度小，所以制备高质量的小型基底是影响良品率的重要因素。目前，常规采用的基底是直接采用完整的硅片，通过加工使得硅基底的表面达到原子级平整，但是由于硅基底和超滑片之间的接触是完全贴合的，因此硅基底和超滑片之间的接触面积比较大，若需要降低硅基底和超滑片之间的摩擦力，则需要进一步的提高硅基底和超滑片的表面平整度，使得制备过程更加繁琐，且制备效率低。

发明内容

本发明的目的在于提供一种超滑骨架及其加工方法，以解决现有技术中硅基底和超滑片之间的接触面积较大，导致降低摩擦力对工艺要求较高的技术问题。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案是：提供一种超滑骨架，用于与超滑片组合构成超滑副，所述超滑片置于所述超滑骨架上，包括基底和设于所述基底上的薄膜层，所述薄膜层上设有若干个孔结构，所述薄膜层的表面是满足原子级平整表面，所述超滑片置于所述薄膜层上，且所述超滑片的面积大于所述孔结构的面积。

进一步地，所述孔结构超滑片的尺寸为100nm至5μm，优选的，所述孔结构都的尺寸为100nm至500nm；所述超滑片的尺寸为1μm至20μm，且所述超滑片可以同时覆盖至少一个所述孔结构。

进一步地，所述孔结构为通孔或盲孔。

进一步地，所述薄膜层的材质为二氧化硅、氮化硅、氧化铝、氧化铪、氮化铝或高分子薄膜。

进一步地，所述孔结构的形状为方形、圆形、矩形和三角形。

进一步地，所述孔结构呈阵列分布，且所述孔结构之间的间距相等或不相等。

本发明还提供了一种加工如上所述的超滑骨架的加工方法，包括如下步骤：

提供薄膜层，所述薄膜的表面是原子级平整表面；

在所述薄膜层上覆盖光刻胶层，且并对所述光刻胶层进行加工并形成上具有若干个通孔；

利用所述光刻胶层作为掩膜，刻蚀所述薄膜层，所述薄膜层上形成若干孔结构；

去除所述薄膜层的表面上残留的所述光刻胶层。

进一步地，还包括如下步骤：提供基底，并在所述基底上布设所述薄膜层。

进一步地，所述光刻胶层是正性光刻胶，且所述刻蚀采用干法刻蚀。

进一步地，所述薄膜层的厚度为100nm至300nm，且刻蚀深度为100nm至300nm。