| Titel | Kombinierte Fest- und Flüssigschmierung für Nanopositionier- und Nanomessmaschinen |
| Autor | T. Haensel, X. Zhang, T. Wüstehoff, X. Zhang, M. Kosinskiy, A. Keppler, S. Krischok, S.I.-U. Ahmed |
| Infos zum Autor | T. Haensel1, X. Zhang2, T. Wüstehoff1, X. Zhang2, M. Kosinskiy1, A. Keppler1, S. Krischok1, S.I.-U. Ahmed1 1 Institut für Physik und Institut für Mikro- und Nanotechnologien, Technische Universität Ilmenau, PF100565, 98684 Ilmenau, Deutschland 2 State Key Laboratory of Tribology, Tsinghua University, 100084 Beijing, China |
| Inhalt | Zusammenfassung In vielen Bereichen der Mikrosystemtechnik und des Präzisionsingenieurwesens sowie Halbleiterproduktion sind hochgenaue Messungen und Positionierungen im Nanometerbereich entscheidend. In Systemen und Bauelementen, in denen Materialien in Kontakt stehen und relativ zueinander bewegt werden, müssen die tribologischen Eigenschaften dieser Kontaktflächen genau verstanden werden. Dieses Verständnis kann dann genutzt werden, um einerseits die tribologisch relevanten Parameter zu optimieren und andererseits, um beispielsweise geeignete Regelungssysteme zu entwickeln. In diesem Zusammenhang wurden die tribologischen Eigenschaften von Komponenten in Verbindung mit der an der TU Ilmenau entwickelten Nanopositionier- und Nanomessmaschine untersucht. Um die Präzision zu verbessern, müssen diese Systeme im Vakuum betrieben werden, wodurch beträchtliche tribologische Herausforderungen wie beispielsweise niedrige und stabile Reibung unter Vakuumbedingungen entstehen. In diesem Beitrag werden die Schmierwirkungen des Festkörperschmierstoffes DLC (diamantähnlicher Kohlenstoff) und der Ionischen Flüssigkeit (IL) [EMIm]Tf2N sowie deren kombinierte Schmierwirkung untersucht. Ionische Flüssigkeiten sind hierbei besonders interessant, da sie aufgrund des extrem niedrigen Dampfdruckes auch für Anwendungen im Vakuum geeignet sind. Die Messungen wurden mit einem Stift-Scheibe-Tribometer unter Normalbedingungen sowie mit einem oszillierenden Tribometer in Luft und im Vakuum durchgeführt. Die experimentellen Ergebnisse zeigen, dass für die Kombination von Flüssig- und Festkörperschmierung Effekte wie Polarität und Viskosität sowie der genutzte Kraftbereich entscheidende Faktoren sind. Die Ergebnisse werden im Hinblick auf eine angestrebte geringe und stabile Reibung diskutiert. Abstract In fields such as microsystem and precision engineering as well as semiconductor production, the enabling technology to precisely position and measure components down to the nanometer range is a crucial aspect. In systems involving components where materials come into contact and move relative to one another, the tribological properties of these contacting surfaces must be thoroughly understood. This knowledge can then be applied to optimize the tribological parameters on the one hand as well as utilize this information to develop suitable regulation systems on the other. In this context, the tribological properties related to a nanopositioning and nanomeasurement system developed at the Ilmenau University of Technology are investigated. To improve precision, this system needs to be operated in vacuum; this involves considerable tribological challenges as both, low and stable friction are desired in a vacuum environment. Towards this aim, this contribution examines solid lubricants like diamond-like carbon (DLC), ionic liquid lubrication (ILs) and their combination. Such types of liquids are particularly attractive as their low vapour pressures make them suitable for vacuum applications. Measurements were conducted with a ball-on-disk tribometer in ambient environment as well as with a reciprocating microtribometer in air and high vacuum. Experimental results indicate that for the combination of solid and liquid film lubrication, effects like polarity, viscosity and the force regime play an important role. The results and aspects, which are related to the achieved friction and wear, are discussed under the aspect of stable and low friction. |
| Datum | 2010 |
