项目名称: 声摩擦力扫描显微镜的非线性振动机理及应用基础研究

项目编号: No.11274169

项目类型: 面上项目

立项/批准年度: 2013

项目学科: 数理科学和化学

项目作者: 张辉

作者单位: 南京大学

项目金额: 85万元

中文摘要: 由于晶体表面周期性微观结构的影响,探针与晶体表面间存在着奇异的摩擦效应,利用它激励悬臂梁将产生复杂的非线性响应,这蕴含着纳米尺度下晶体表面的力学和摩擦学信息。一方面,通过考察晶体表面摩擦力对悬臂梁非线性振动的影响规律,能揭示出纳米尺度下探针-晶体表面间的非线性摩擦机理。另一方面,探针-晶体表面间的耦合振动状态能反映微观接触界面的力学行为,所激发的悬臂梁高次振动的频率、幅度和相位信息能对样品表面的力学参量进行表征和成像。此外,利用超声激励对探针-晶体之间的耦合振动进行精确控制,能对纳米尺度的摩擦力进行调控,制备超润滑纳机电系统。本项目结合申请人近年来在以上内容的相关工作,研究探针-样品之间的耦合振动机理和微悬臂梁的高次振动响应,利用声摩擦力扫描显微镜对表面力学参量进行表征,并探索在纵向和横向二维超声激励下的摩擦力调控规律和实现超润滑状态的条件。

中文关键词: 声摩擦力扫描显微镜;摩擦力;非线性振动;阻抗匹配;声穿透

英文摘要: There are specific friction effects between the tip and the crystal surface for the microscale periodic structure in the crystal surface. The specific friction can excite the complex nonlinear response of the cantilever, which includes the information of tribology and mechanics in the crystal surface on the nanometer scale. By investigating the effects of the nonlinear friction on the nonlinear vibrations of cantilever, the physical mechanisms of the friction can be revealed. On the other hand, the coupling vibrations reflect the mechanic behaviors in the micro-contact interface, which can be used to characterize and image the mechanic parameters in the surface by using the resonance frequency, amplitude or phase of the cantilever vibrations. Furthermore, the coupling vibrations can be precisely controlled by the ultrasound excitations and it is useful to regulate the friction, which is applicable to develop the nanoscale electro-mechanical system. Base on our above corresponding researches, this project is proposed which will investigate mechanisms of the coupling vibrations between the tip-crystal and the high order responses of the cantilever in the acoustic friction scanning microscope. Meanwhile, we will characterize the mechanic parameters in the crystal surface, then explore the regulating law of the fric

英文关键词: Acoustic friction microscopy;Friction;Nonlinear vibration;Impedance matching;Sound Transmission

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