真空摩擦学系统（专项 FR 15 55388， 标题：用于测量摩擦力的高精度装置）

摩擦腔室:用于研究超高真空或大气环境条件下两个表面之间的摩擦性质,应用负载从 1 到 10N，摩擦系数测量从 0.001 到 2，应用负载的闭环控制。

摩擦球夹具使用2轴操纵器（带加热）（1/2"）；1 轴操纵器（带加热和冷却）用于平面样品夹具；压力范围从10-9 mbar到1bar；可以在下面气氛中使用：氧气，氢气，水蒸气，简单的碳氢化合物；模块化设计

允许连接沉积模块（MBE、PLD、溅射）或分析模块（XPS、UPS、ARPES、IR等）。

特点与优势：全环境模拟与精确力学测量；模块化与高度集成的原位分析能力；多样品台与变温控制。

• 宽广的环境压力范围：可在 10⁻⁹ mbar 的超高真空 至 1 bar 的大气环境 之间精确控制，允许研究从理想洁净表面到实际工况条件下的摩擦行为。

• 可控的反应性气氛：系统兼容 氧气、氢气、水蒸气、简单碳氢化合物 等多种气氛，可用于研究氧化、钝化、吸附等表面化学过程对摩擦学的动态影响。

• 超高精度的力学传感：采用专项技术，实现极宽范围（0.001至2）的摩擦系数测量，并具备1至10N负载的闭环伺服控制，确保实验数据的精确性和重复性。

• 模块化腔体设计：是系统的主要优势。主摩擦学腔体可直接连接：沉积模块：如分子束外延、脉冲激光沉积、磁控溅射系统，用于原位制备或修饰待测样品表面；分析模块：如X射线光电子能谱、紫外光电子能谱、角分辨光电子能谱、红外光谱等表面分析设备，实现对摩擦前后表面化学成分、电子结构、分子键合的原位、无损分析。

• 真正的“制备-测试-分析”闭环：样品可在完全避免大气污染的情况下，经历“表面制备 → 摩擦学测试 → 即时分析”的全流程，获得本征、可靠的构效关系数据。

• 多功能样品操纵器：摩擦球夹具：搭载于2轴操纵器，并可加热，用于模拟滑动触点；平面样品夹具：搭载于1轴操纵器，具备加热和冷却功能，可实现宽温区测试。

• 灵活的实验配置：此设计支持球-盘、盘-盘等多种接触形式，并能研究温度对界面行为的影响。

应用领域：

• 基础表面科学与摩擦学：研究原子级清洁表面的本征摩擦行为，验证理论模型；探究吸附分子、化学反应膜对摩擦和磨损的微观作用机制。

• 先进润滑剂与涂层开发：在可控环境中，原位评估新型固态润滑涂层、自修复薄膜或纳米润滑剂的性能与失效机理。

• 空间技术与真空机械：模拟太空极端环境，研究航天器活动部件材料的真空摩擦、冷焊与磨损特性。

• 微纳机电系统：研究MEMS/NEMS中微观接触界面的粘附、摩擦与润滑问题。

• 能源与催化：研究在氢气、碳氢气氛等能源相关环境中，材料表面的摩擦化学过程。

这台真空摩擦学系统不只是一台“摩擦试验机”，它更是一个功能强大的“界面行为综合研究站”。其通过模块化设计，将超高精度摩擦力学测量、极端环境模拟与前沿的表面制备与分析技术真正融为一体。它使得

科学家能够以前所未有的深度和清晰度，揭示从原子尺度到宏观性能之间的关联，为设计下一代高性能润滑材料、可靠的空间机械以及高效的能源系统提供了不可替代的实验手段。其专项技术确保了测量数据的高

精度与可信度，是推动摩擦学从经验科学迈向定量化、机制化科学的关键基础设施。