表面近傍水の疑似固体構造とマイクロマシンのトライボロジーに及ぼす影響

近地表水的拟固体结构及​​其对微机械摩擦学的影响

• 批准号: 08875033
• 负责人: 大前 伸夫
• 金额: $ 1.28万
• 依托单位: Osaka University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Exploratory Research
• 财政年份: 1996
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 1996 至 无数据
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-08875033/
• 关键词: 水分子; LIGA; マイクロマシン; マイクロトライボロジー; QCM

マイクロマシンは今世紀最後の工学革命と言われているが、その動作特性を確実化する上でマイクロトライボロジーが果たす役割は極めて大きい。特にマイクロマシン上に吸着する水分子が微小なメニスカスを形成し、スティクションと言われる相対運動に対する高抵抗を生じさせることは解決しなければならない最大の問題の1つである。本研究では表面近傍に存在する吸着水の構造とその物理・化学的特性を明らかにしてマイクロマシンのマイクロトライボロジーに新知見を与えようとするものである。水分子吸着挙動は水晶振動子マイクロバランス法(QCM)を用いてナノグラム感度で検出し、吸着等温線および吸着熱曲線を算出して考察を加えた。また、ケルビン式を用いてLIGAプロセスによって作製したNiおよびCu表面に存在するマイクロポア(極微小細孔)の分布を求めた。固体表面から3〜4分子層の水は特異な構造を示し、疑似固体ととも考えられる遠距離秩序を保つことが示された。表面に存在するマイクロポアに凝集する水分子のサイズ、LIGAプロセスの際に導入された表面官能基の影響がこのような疑似固体構造と極めて密接な関係にあることが明らかとなった。また、この特異な表面近傍水の存在は各被覆率における接触電気抵抗測定からも確証を得た。さらに、電界イオン顕微鏡(FIM)を併用することにより、Wチップに吸着する水分子を直接イメージし、その吸着サイトや電界下における移動を観察した。水分子吸着は{211}晶帯の大きなテラスから開始し、中央の{011}面へと拡散することが判った。レッジやキンクが優先的な吸着サイトとなり得ること、また、極めて急激な表面拡散を行うことが明らかとなり、現在は水分子の分極と表面近傍水の構造について表面電位の検出も並行して解析をおこなっている。

The last word of the engineering revolution in this world is to make sure that the characteristics of the action are changed, and that the characteristics of the action are important. In particular, water molecules are sucked on the machine. They are very small. They are very sensitive to each other. They are very resistant to each other. They are very resistant to each other. In this study, there are some physical and chemical properties of water absorption near the surface. The water molecule absorbs the crystal vibrator and the crystal oscillator. The QCM method is used to calculate the absorption curve of the absorption isotherm and the absorption isotherm. The distribution of tiny holes (very small holes) exists on the surface of Cu in the form of LIGA and Cu surfaces. On the solid surface, there is a special indication of the formation of the solid surface, and it is suspected that the solid surface will be separated from each other in a distance order. There is an agglutination of water molecules and LIGA molecules on the surface. The surface functional groups are not affected by the surface functional groups. There are various coverage rates and contact resistance measurements near the water near the surface of the steel and special equipment to ensure good results. In the field of electricity and electricity, the microwave micrometer (FIM) is used to absorb the molecules of cold water directly and directly, and to move the device under the electrical industry. The water molecules absorb the {211} crystal, and the central phase {011} faces disperse to determine the size of the crystal. In the first place, the absorption of water molecules is sensitive to the dispersion of the surface, and now the water molecules are close to the surface of the water. The surface potential of the device is generated and analyzed.

项目成果

N.OHMAE: "Water adsorption on MEMS surfaces studied by quartz crystal microbalance" Micro/Nanotribology. 629-646 (1997)

N.OHMAE：“通过石英晶体微天平研究 MEMS 表面的水吸附”微/纳米摩擦学。

N.OHMAE et al: "Structure and tribology of adsorbed water on micromachine surfaces fabricated by the LIGA process" Proc.2nd Int.Symp.Tribochemistry. (in press). (1997)

N.OHMAE 等人：“LIGA 工艺制造的微机械表面吸附水的结构和摩擦学”Proc.2nd Int.Symp.Tribochemistry。