近二十多年以来，随着材料科学和微加工技术的进步，微／纳机电系统(MEMS／NEMS)得到了迅猛发展，这些微结构元件基本都是0.1微米到几微米厚，横向尺寸大约10～500微米，系统内部各个部件之间距离都在1微米左右，这些结构元件的表面积—体积比和纵横比都很大，使得表面粘附效应很明显，微元件很容易因为相邻表面互相靠近而粘附在一起从而使得整个微系统失效。然而同时，表面粘附效应也给我们带来了许多意向不到的用途，比如微电子的封装(Wafer bonding)；最近研究还发现，自然界的许多“攀爬高手”(如壁虎)就是充分利用脚毛与墙壁之间的Van der Waals相互作用而保持在快速爬行中紧紧地粘附在墙壁上，这一重大发现给微型爬行机器人的设计带来了新的发展方向。要想有效地控制或利用微结构之间的粘附效应，我们首先必需清楚表面粘附相互作用的机制，通常用来表征这一相互作用的就是材料表面的粘附能。实验中用来测量表面粘附能的方法有很多种，但是薄膜，特别是生物膜的表面粘附能不容易测量，张拉法就是其中最主要、最常用的一种测量薄膜粘附能的实验方法。当然，表面粘附是一个涉及物理、化学、生物和力学等多学科的交叉科学，本文主要是从力学角度，从理论上研究微尺度表面粘附的尺度效应和薄膜表面粘附能的测量方法——张拉法。本文的主要工作可归纳为两大部分：第一部分：从接触力学的基本理论出发，分析比较了接触理论发展过程中较常用的四类模型：Hertz模型、JKR模型、DMT模型和MD模型之间的关系，并分别应用经典的JKR粘附接触模型和Hertz接触模型来讨论纤维结构纳米粘附和胞吞病毒颗粒粘附中的尺度效应，以期帮助改进仿生壁虎爬行机器人粘性脚的设计，以及帮助我们设计出合理的纳米颗粒载体作为药物输送的工具。第二部分：首先应用von Karman板壳理论推导出张拉法实验中待测薄膜在试验过程中的变形状态方程，建立理论模型，并分别就矩形压头和圆形压头两种实验情形，利用上述模型导出薄膜表面粘附能的表达式。其次，研究了薄膜中的残余应力、压头与薄膜表面之间的滑移边界这两个因素对实验结果的影响，修正以往所用的粘附能表达式。并比较按照修正的表达式计算的粘附能与不考虑这两个因素的计算值之间的差异，讨论了这种差异与哪些实验因素相关以及彼此的相关程度，如何削弱这些影响等等，并且就薄膜零抗弯刚度假设的合理性从理论和具体数值计算上进行分析和讨论，为张拉法实验提供理论支持。最后，从理论上分析了残余应力对微机电系统(MEMS)中的微结构元件的粘附失效的影响，计算发现残余应力可以在一定程度上减少MEMS中的微结构元件的粘附失效，但只是在很小的应力范围内效果显著，这一点在今后MEMS的设计和制造中需要加以注意。