用于测量~10⁻⁵量级超低摩擦系数AFM探针的设计与应用

用于测量~10⁻⁶量级超低摩擦系数AFM探针的设计与应用

        超润滑性为解决机械系统中的摩擦和磨损问题提供了一种新的方法。然而，关于提高原子力显微镜（AFM）摩擦系数测量分辨率知之甚少。因此，本研究建立了AFM摩擦系数测量的理论公式，并推导了测量分辨率。然后，将该公式应用于具有矩形横截面悬臂的AFM探针。测量分辨率与AFM探针的尺寸特性、悬臂材料的机械特性、位置敏感探测器（PSD）的特性以及AFM的抗振动性能有关。使悬臂尽可能短，使尖端尽可能高以提高测量分辨率是可行的。设计并制作了一种用于测量超低摩擦系数的AFM探针。悬臂的长度、宽度和厚度分别为50、35和0.6µm。尖端高度为23µm。在最大法向力作用下，测量分辨率可达7.1×10−6。此外，应用AFM探针测量石墨烯层之间的超润滑性。在853.08nN下摩擦系数为0.00139。这项工作为测量a～10−5的超润滑摩擦系数提供了一种很有前途的方法。

文章链接：https://link.springer.com/article/10.1007/s40544-023-0821-z