1、微機電系統(tǒng)(MEMS)的迅速發(fā)展使我們邁進了一個表面效應在許多物理現象中占主導地位的研究領域。在MEMS中，受表面效應的影響，表面能和由其派生的表面力成為決定固體表面黏著、接觸、變形等行為的關鍵因素。黏著作用不僅嚴重影響著MEMS的性能，而且已成為導致MEMS高廢品率的主要因素之一。本文以固體物理學、彈性力學、分子動力學、黏著力學為理論基礎，以計算機仿真作為輔助工具，將建立微/納米級的黏著接觸模型為目標，深入研究了兩彈性體在接觸和分離的

2、過程中，黏著力、彈性變形量、接觸面積、表面輪廓、黏著分布力等隨間距的變化規(guī)律。本課題對促進原子級到微米級黏著接觸問題的研究、原子力顯微鏡(AFM)輕敲工作模式的理論研究具有重要的學術價值，對MEMS黏著失效的研究具有一定的指導意義。 基于Hamaker假設、Lennard—Jones勢能定律、經典彈性理論建立了球體與平面黏著接觸的彈性模型，稱為基于Hamaker假設的黏著模型，該模型的仿真結果與基于Deljaguin近似黏著模型

3、、JKR理論、DMT 理論、MD理論和相關的實驗結果基本一致。 根據兩平行平面間單位面積上的黏著力計算模型，推導出了兩平面平衡間距與晶格常數的關系，給出了不同材料的兩平面平衡間距的確定方法。 根據JKR理論、DMT理論和MD理論分別對Bradley理論的間距和系數進行了修正；將修正后的Bradley理論分別與現有的黏著接觸理論相組合，得到了三種組合黏著理論，即Bradley-JKR理論、Bradley—DMT 理論、Br

4、adley-MD理論，這三種組合黏著理論可以近似給出兩球體間的黏著力隨間距的連續(xù)變化規(guī)律。 基于Hamaker假設和Morse勢能定律建立了原子與球體的黏著模型，并根據該模型建立了球體與平面黏著接觸的分子動力學混合模擬模型；研究了球體與平面間的黏著力在球體加載和卸載時的變化規(guī)律，分析了黏著滯后和能量耗散現象的產生機理。結果表明，在球體加載和卸載時，平面上的部分原子突然失穩(wěn)，發(fā)生突然躍遷，導致了黏著滯后和能量耗散現象的出現。

5、 根據基于Hamaker假設的黏著模型研究了AFM在掃描中的“突跳”、黏著滯后、能量耗散現象的產生機理及影響因素；根據能量守恒原理，給出了針尖與樣品間的黏著力所耗散的能量與AFM諧振運動的振幅及相位間的關系；根據基于Hamaker假設的黏著模型建立并求解了AFM在輕敲工作模式下的動力學模型，研究了AFM諧振運動的振幅、相位及耗散功率隨針尖與樣品間自由間距的變化規(guī)律。 基于Hamaker假設，從原子間的基本作用力出發(fā)，通過積分方