Casimir力_Hamaker力及黏附_突跳_研究.pdf

第 59卷 第 2期 20 10年 2 月 物 　理 　学 　报 Vol. 59 ,No. 2 , February, 20 10 /20 10 / 59 (02) /1　17505 ACTA PHYSICA SIN ICA 20 10 Ch in. Phys. Soc. Ca sim ir力 、Hamaker力及黏附 “突跳 ”研究 田文超 　王林滨 　贾建援 (西安电子科技大学机电工程学院 , 电子装备结构教育部重点实验室 ,西安 　71007 1) (2009 年 5 月 2 日收到 ; 2009 年 6 月 15 日收到修改稿 ) 　　针对微观黏附中出现的 “突跳 ”问题 ,建立了正弦分布粗糙面黏附模型 ;基于 Ca sim ir效应推导出 Ca sim ir力表 达式 ;基于 W ignerSeitz微观理论 ,推导出包含斥力项的 H am aker力表达式 ;经过对黏附过程数值仿真 ,发现存在两 个 “突跳 ”过程 , 曲线存在两个拐点 ,而非 目前研究所得的单个 “突跳 ”过程 ;仿真结果同相关实验对比 ,结果符合较 好. 从而为微纳器件检测和原子分子操纵等提供理论基础. 关键词 : 黏附 , 突跳 , Ca sim ir力 , H am aker力 PACC : 6220 , 07 10C, 3420K, 0779 止 ,只能是无限制的吸附. 1引 言 另外在黏附过程中 , 当间隙减小到某个值时 , 会产生 “突跳 ”现象 ,即可动部分突然加速跳到固定 ( ) 随着微 /纳机 电技术 简称 M EM S / N EM S 及 ( ) 部分 ,例如原子力显微镜 简称 A FM 针尖同被测试 其原子分子操纵技术的发展 ,材料之间的黏附变得 样面之间的跳跃. Eben stein 等 [ 10 ] 称为 “snap back ” 越来越重要 [ 1 ] . 当材料之间的间隙小到一定量级 ( ) ( ) 突跳 现象 ,是 “jump incon tact ”跳跃接触 . “突 时 ,其间会产生黏附力而使两材料粘在一起. H ariri 跳 ”现象不利于 A FM 等的检测 ,但有利于微开关 、 [ 2 ] ( ) [ 11 ] 等 将黏附分为工作黏附 inu se stiction 和工艺黏 微夹子 、原子分子操纵等微驱动 . 目前研究者认 ( ) ( ) [ 12—14 ] 附 非工作 relea se stiction . 工艺黏附即在器件加 为 ,在黏附过程中 “突跳 ”仅存在一