粘附(Stiction或Sticking)现象是微机械和纳机械中特有的现象,在构件材料强度满足要求的条件下,微型机械的粘附和摩擦是造成其失效的主要原因。设计时,如何克服粘附是一个未解决的微接触表面的微摩擦学问题。 由于微型机械的表面积与体积之比相对提高,表面效应和尺寸效应使得微机械中许多物理现象与宏观世界有了很大不同,对粘附现象的讨论不能仅限于传统的摩擦学的方面,而要对它的影响因素作深入探讨,探明产生粘附的物理机制。 影响粘附的因素很多,现在已知的造成微机械粘附的主要原因有:表面张力、静电力、范德华力、氢键、残余应力等。 本论文首先讨论了微机械中的粘附问题,分析了影响微机械构件粘附的作用力,表明在大气环境或有液体的环境下,表面张力对微机械构件的粘附起主要作用,而在真空条件下,需考虑量子力学的影响。 其次,研究了微机械在静电力、表面张力、残余应力、van der waals力和Casimir力下作用下的粘附问题,建立了反映结构稳定性的平衡和非平衡态的无量纲平衡常数;研究了表面形貌、表面能、毛细凝聚和弯月面对粘附的影响、粘附的时间效应及尺寸效应。 再次,探讨了不同表面力作用下的抗粘附结构参数设计。得到表面张力作用下稳定的抗粘附多晶硅微悬臂梁结构参数设计和Casimir