科学家并不完全理解分子水平的两个表面之间的磨损和摩擦的主要原因。
纳米压芯石英微天平安装在负刚度隔振器上。图片来源:圣奥拉夫学院
当你试图设计一个微型机械系统时，它很可能包括齿轮、万向节、铰链、活塞和可弯曲的悬挂梁等基本机械部件。
Brian Borovsky，圣奥拉夫学院物理系副教授
Borovsky继续，“基本运动，这是力学的本质，依赖于具有耐用性和低或可控摩擦的这些材料。掌握这些在这种小型微血曲面上发生的力量是一个相当大的挑战。欧洲杯足球竞彩
当机械部件很小的时候，它们的性能受表面力的支配，而宏观机器则不是这样。如何让它们保持移动，防止磨损或破损，这是一个全新的问题。”
硅均匀性
降低摩擦，保持内部零件的运动微型硅构造的微电机电系统（MEMS）工程师通常依赖于令人难以置信的薄润滑膜。
这些薄膜的有效性已被证明在依赖于彼此接触时以相对高速移动的零件依赖的微血管依赖性，包括齿轮，万向节和活塞。
自20世纪80年代初以来，当首次引入微机械机时，该想法一直是批量制造这些装置作为硅芯片，并用必要的电路无线连接它们。然而，在仅仅几个小时的操作之后，这些小型硅机迅速劣化。
这项技术有一段时间一直在努力使它成为市场。从字面上看，在这些微型和纳米尺度上，已经开展了学术界和业务的几十年，在这些微型和纳米尺度上磨损，以有效润滑和提供磨损保护．
Brian Borovsky，圣奥拉夫学院物理系副教授
使用纳米内茚 - 石英微观进行纳米型实验的研究人员。图片来源:圣奥拉夫学院
新的研究方法论
专注于圣奥拉夫学院的Micro / Nanotibology，Borovsky一直在研究应用于非常小的微机械机器的摩擦超过二十几年。这导致了仪器的进展情况和旨在防止涂覆在ullrathm润滑剂中表面的摩擦性质的过程。
Borovsky的仅仅是少数实验室，可以测量以显着高速接触的微机器摩擦。
该实验室是各种扫描电子显微镜（SEM）和原子力显微镜（AFM）设备的所在地，但主要仪器是Borovsky所说的纳米印文 - 石英微观，“它是独一无二的，与其他任何东西不同2020欧洲杯下注官网研究摩擦的实验室。“
本质上，Borovsky和他的同事已经定制了两个独立的摩擦学系统，并将它们整合到一个系统中:具体来说，是由Bruker制作的Hysitron TriboScope刚性纳米压头探头，以及一个石英晶体微天平(QCM)。
附着在压印探针尖端是氧化铝（蓝宝石）微球。压印探针定位在横向振荡表面上，该表面在探针尖端下方以极高的高速移动。
接触后，石英晶体的谐振频率和质量因子在尖端和表面之间波动。
这些波动被标记为在预先确定的正常载荷下的振荡振幅的函数。石英晶体的增加频率被用来建立静摩擦。石英晶体质量因子的下降被用来表示动摩擦。
由于石英晶体每秒振荡500万次，因此可以直接达到与最快的微型机器相对应的速度和差值。
硅片放大910 x。图片来源:圣奥拉夫学院
Negative-Stiffness振动光电隔离器
这种研究水平需要振动干扰减少到完整的最小值，因此，纳米茚会 - 石英微观显微载荷被加载到a上negative-stiffness隔振器．自2001年以来，圣奥拉夫学院利用了所有Micrad /纳米型工作的负刚度隔振器。
这些隔振器不需要恒定的电力或压缩空气供应，由于其小巧的尺寸，可以放置在几乎任何地方。
这些品质为实验室或生产设施提供了一定的自由，因为敏感仪器可以在地下室设置或者建筑物的振动发生，甚至受到覆盖的上层或屋顶。
此外，由于没有电动机，腔室或泵，因此没有任何维护，因为没有任何东西可以磨损。它们仅在被动机械模式下起作用。
负刚度隔振器的主要优点是可以在多个方向上实现高水平的隔振。他们提供了定制的灵活性，谐振频率为0 5hz *垂直和水平(与一些型号在1.5 Hz水平)。
*对于固有频率为0.5 Hz的隔震系统，隔震从0.7 Hz开始，并随着振动频率的扩展而得到更好的效果。固有频率是最常用来描述系统特性的。
垂直运动隔离是通过一个刚性弹簧来实现的，该弹簧与负刚度机构一起承受重量载荷。净垂直刚度设置得极低，而不影响弹簧的静态承载能力。
水平运动隔震是由与垂直运动隔震器串联的梁柱提供的。每个梁柱作为一个弹簧与负刚度机构的组合。
这导致了一个紧凑的被动隔振器，具有产生极低的、自然的垂直和水平频率和显著高的内部结构频率的能力。
负刚度隔离器通过振动传动曲线测量提供出色的性能。振动传动性是通过隔离器相对于输入振动传送和传送的振动的量度。
已经调整为0.5Hz的负刚度分离器达到约93％的分离效率，在2 Hz，99％以5Hz，99.7％，10 Hz。
虽然我们的设施很少有可能影响我们的实验的外部振动，如任何实验室，但我们受到HVAC系统，电梯，门打开和关闭的振动影响，甚至易于仪器。这些隔离器很简单，建立和操作，他们只是在日复一日继续下班．
Brian Borovsky，圣奥拉夫学院物理系副教授
测试前的石英晶体。图片来源:圣奥拉夫学院
正在进行的研究
圣奥拉夫学院致力于研究，与摩擦相关的解决方案微机械系统，由于许多有影响力的，成立的公司提供的参与和支持，将继续继续。对商业和学术界的几十年研究的承诺导致微型和纳米尺度摩擦和磨损的全面了解，以成功润滑和提供磨损保护。
Borovsky得出结论，“这项工作受到微机械系统的承诺的动机。微机械可能是一个非常大的交易，在我们生活中几乎各方面的影响，类似于微电子。有许多机构和研究人员致力于解开这些小型设备上的摩擦磨损的奥秘。一步一步，我们正在前进进展。“
这些信息已经从Minus K Technology提供的材料中获得、审查和改编。欧洲杯足球竞彩
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