一种适用于微构件表面的减摩织构的制作方法

本实用新型涉及一种适用于微构件表面的减摩织构。属于机械制造技术领域。

背景技术：

微电子机械系统(mems)或称微型机械是机械科学技术的前沿领域，具有体积小，质量轻，能耗低，集成度和智能化程度高等特点。但mems中的微型活动构件，如微型齿轮、轴、转子、叶片等，由于微型构件之间的间隙极小，往往处于微米级，纳米级，甚至更小。宏观的摩擦磨损理论已经不大适用于微型构件，其摩擦磨损严重，极大地影响了微型机械的使用寿命，从而影响微型构件各方面的使用性能。

目前，随着表面处理技术的快速发展，对mems表面减摩抗磨的研究取得了长足的进步。在硅基材料上构建具有一定几何形状的网络状织构，不仅能在微孔隙内形成气膜润滑，而且表面织构化能降低表面黏附力和真实接触面积，具有优异的减摩抗磨作用。这种具有良好抗磨减摩性能的改性表面在mems领域的应用具有广阔的前景，可以很大程度上解决限制mems发展的可靠性问题，降低微构件的使用成本。

技术实现要素：

本实用新型要解决的技术问题：在mems中微型构件接触面之间存在着较大的黏着力，导致构件摩擦磨损极为严重，极大地影响了微构件的使用寿命，限制mems的发展。为解决上述技术问题，本实用新型提供了一种适用于微构件表面的减摩织构，其形状呈圆环或蜂窝状，且各织构通过连通槽接通，能够产生气体润滑效果，保证微构件具备相同工作性能同时，极大地降低其接触面的摩擦磨损，提高微构件的可靠性。

本实用新型技术方案如下：一种适用于微构件表面的减摩织构，所述适用于微构件表面的减摩织构凹坑呈圆环或蜂窝网络状，其特征在于：所述凹坑按照一定排列规律均匀分布在单晶硅表面上，且各凹坑通过连通槽接通。

进一步，所述圆环或蜂窝网络状织构凹坑的宽度为100纳米-800纳米,深度为100-200纳米。

进一步，所述在单晶硅表面相邻的两个凹坑的间距在200纳米-800纳米的范围内。

进一步，所述连通槽(1)的宽度为100-200纳米，深度为100-200纳米。

进一步，所述呈圆环网络状的凹坑的4条连通槽，两两之间夹角为90度。

进一步，所述呈蜂窝网络状的凹坑的6条连通槽，两两之间夹角为60度。

本实用新型的有益效果：本实用新型提供的一种适用于微构件表面的减摩织构，呈圆环或蜂窝网络状，能够保证微构件具备相同工作性能同时，极大地降低其接触面的摩擦磨损，提高微构件的可靠性。此外，各织构通过连通槽接通，有利于气体的流动，在微孔隙可以形成气膜润滑，不仅有效提高微型构件的使用寿命，而且有利于摩擦热的散发，便于将摩擦产生的热量带走，起到降温效果，进一步降低微构件表面由于摩擦磨损带来的负面效果。如图6所示，为本实用新型所述减摩织构在实验过程中，摩擦因数随时间的变化曲线图，可以看出具有减磨织构的表面具有良好的减摩效果。

附图说明

图1为本实用新型的圆环网络状织构示意图。

图2为本实用新型的蜂窝网络状织构示意图。

图3为本实用新型的圆环网络状织构俯视图。

图4为本实用新型的蜂窝网络状织构俯视图。

图5为本实用新型的网络状织构沿连通槽剖切的剖视图。

图6为本实用新型的有织构和无织构的摩擦因数变化曲线图。

其中；1-连通槽；2-凹坑；3-单晶硅。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型的具体实施方式作出简要说明。

如图1-5所示，一种适用于微构件表面的减摩织构，包括连通槽1，凹坑2和单晶硅3，所述单晶硅2表面按照一定规律均匀排列着呈圆环或蜂窝状的网状织构，且各织构通过连通槽1相互接通，所述圆环或蜂窝状织构凹坑2的宽度为10纳米-200纳米,深度为100-200纳米，在单晶硅3表面相邻的两个凹坑2的间距在200纳米-800纳米的范围内，连通槽1的宽度为100-200微米，深度为100-200微米，呈圆环网络状的凹坑2的4条连通槽1，两两之间夹角为90度，呈蜂窝网络状的凹坑2的6条连通槽1，两两之间夹角为60度。

本实用新型采用微织构技术对单晶硅表面进行加工，形成具有按照一定规律均匀分布在单晶硅表面的微细网络状纹路。这些呈圆环或蜂窝网络状的减摩织构既能储存润滑剂，为工作表面提供良好润滑；又能吸收微小磨粒，避免发生磨粒磨损。此外，各织构通过连通槽接通，有利于气体的流动，在微孔隙可以形成气膜润滑，不仅有效提高微型构件的使用寿命，而且有利于摩擦热的散发，还可将摩擦产生的热量带走，起到降温效果，进一步降低微构件表面由于摩擦磨损带来的负面效果，提高微构件的工作可靠性，降低使用成本。

本实用新型不局限于上述具体的实施方式，本实用新型可以有各种更改和变化。凡是依据本实用新型的技术实质对以上实施方式所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围。

技术特征：

1.一种适用于微构件表面的减摩织构，所述适用于微构件表面的减摩织构凹坑(2)呈圆环或蜂窝网络状，其特征在于：所述凹坑(2)按照一定排列规律均匀分布在单晶硅(3)表面上，且各凹坑通过连通槽(1)相互接通。

2.根据权利要求1所述的一种适用于微构件表面的减摩织构，其特征在于，所述圆环或蜂窝网络状织构凹坑(2)的宽度为100纳米-800纳米,深度为100-200纳米。

3.根据权利要求2所述的一种适用于微构件表面的减摩织构，其特征在于，在单晶硅(3)表面相邻的两个凹坑(2)的间距在200纳米-800纳米的范围内。

4.根据权利要求1所述的一种适用于微构件表面的减摩织构，其特征在于，所述连通槽(1)的宽度为100-200纳米，深度为100-200纳米。

5.根据权利要求4所述的一种适用于微构件表面的减摩织构，其特征在于，呈圆环网络状的凹坑(2)的4条连通槽(1)，两两之间夹角为90度。

6.根据权利要求4所述的一种适用于微构件表面的减摩织构，其特征在于，呈蜂窝网络状的凹坑(2)的6条连通槽(1)，两两之间夹角为60度。

技术总结
本实用新型涉及一种适用于微构件表面的减摩织构，该表面网络状织构的凹坑呈圆环或蜂窝状，按照一定规律均匀分布在单晶硅表面。表面网络状织构既能与润滑剂相结合提供良好润滑，又能储存细小磨粒磨屑，避免磨粒磨损，此外，各织构通过连通槽接通，有利于气体的流动，在微孔隙可以形成气膜润滑，不仅有效提高微型构件的使用寿命，而且有利于摩擦热的散发。与传统无织构的微构件相比，能增强微构件综合性能，有效提高使用寿命的同时，降低使用成本。

技术研发人员：陈龙;陈文刚;夏敏华;谢永;刘德春;宋文涛
受保护的技术使用者：西南林业大学
技术研发日：2020.04.26
技术公布日：2020.12.25