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随着微型机械的发展,微器件的尺寸不断缩小,由尺寸效应引起的表面接触、粘合、摩擦及磨损等问题比传统机械更加突出,同时微机电系统高速滑动产生的摩擦力也加剧了微器件的摩擦磨损,缩短了微器件寿命,阻碍了微机电系统的发展。为此,本文在对硅基微器件的表面处理的基础上,借助搭建的微摩擦磨损性能测试装置,对硅基微器件的滑动摩擦性能进行了研究。采用深反应离子刻蚀(DRIE)和激光刻蚀技术设计并加工了表面抛光、表面条纹和表面波纹三种硅基微器件,同时采用共吸附法在三种硅基微器件表面制备了WD-10-APS混合自组装膜。利用改进后的微摩擦磨损性能测试装置分别对三种纹理表面硅基微器件进行了干摩擦磨损试验、液体润滑摩擦磨损试验和混合自组装膜摩擦磨损试验,测得了滑动摩擦过程中的摩擦系数,并利用原子力显微镜、扫描电子显微镜、光学显微镜对微器件磨损前后的表面形貌进行了表征分析。此外,利用Materials Studio软件对混合自组装膜的结合过程及能量、温度变化进行了分子动力学模拟,利用Fluent软件对三种硅基微器件进行了CFD流体润滑状态仿真分析,计算了流体润滑阶段三种微器件表面的承载压力。干摩擦磨损试验和表征结果表明,三种硅基微器件的滑动摩擦系数相差很小,条纹表面和波纹表面微器件的摩擦系数略小于抛光表面微器件,但其纹理边缘部分磨损崩裂现象比抛光表面微器件严重。添加润滑剂的微摩擦磨损试验表明,边界润滑阶段和混合润滑阶段,相同载荷和滑动速度时,纹理表面硅基微器件的摩擦系数小于抛光表面硅基微器件,且波纹表面减摩效果好于条纹表面,CFD仿真验证了流体润滑阶段纹理表面比抛光表面具有更高的承载压力,扫描电子显微镜表征显示纹理表面的磨损程度明显比抛光表面的磨损程度轻。覆膜纹理表面微器件的摩擦磨损试验结果表明,相同纹理表面微器件覆膜后的摩擦系数明显小于未覆膜时的摩擦系数,分子动力学模拟表明覆膜后微器件表面具有较低且稳定的能量,原子力显微镜表征显示所覆混合自组装膜表面分子分布均匀,表面粗糙度小,磨损后表面出现犁沟现象且粗糙度明显变大。论文研究结果表明,合适的纹理表面、混合自组装膜和低粘度液体润滑剂均可改善硅基微器件的滑动摩擦性能,减少磨损失效,提高微器件的寿命。