当机械进入微观领域,表面力如粘附力与摩擦力等已经成为影响器件寿命与性能的关键因素。研究表明,微纳尺度下,摩擦能耗主要有声子耗散和电子耗散。目前对于电子耗散的影响尚不明确,而钛酸钡和PVDF作为压电材料,表面受力会产生极化电荷,是研究电子摩擦非常理想的材料。原子力显微镜(AFM)以其超高空间分辨率及超高力学灵敏度广泛应用于微纳尺度下材料的电学、力学等性能研究。因此,本论文基于AFM对钛酸钡和PVDF的机械性能及摩擦性能进行研究,并探讨表面电荷密度对摩擦力的影响。材料的机械性能在一定程度上会影响摩擦力,所以本文首先基于Oliver-Pharr和Hertz模型,利用原子力显微镜测得钛酸钡和PVDF的弹性模量分别约为290GPa和500MPa。其次,开展了纳尺度下粘附力、AFM探针扫描速度以及针尖施加的正压力等因素对摩擦力影响的研究。实验结果表明,摩擦力随着探针和材料间粘附力增大而增加;随着扫描速度的增大,摩擦力小幅度增加;钛酸钡材料中,摩擦力与正压力呈线性关系,符合传统的Amontons定律,PVDF材料中,摩擦力与正压力呈线性关系在法向载荷较小时成立,但是随着法向载荷进一步增大,压电材料形变引起表面粗糙度的增大和表面电荷密度的增加,摩擦力呈现非线性增加的趋势。然后,通过电压调控PVDF表面电荷密度,进一步研究了表面电荷密度对摩擦力的影响。实验结果表明,形变引起压电材料表面粗糙度的增大对摩擦力的影响较小,压电材料中摩擦力随正压力的增加而非线性增加的原因主要是形变引起的表面电荷密度的增大。综上所述,本文利用原子力显微镜实现了纳尺度下压电材料杨氏模量等机械性能的精确测量与评价,同时发现了压电材料的表面电荷密度与其摩擦性能存在一定程度的依赖关系,有望通过这种方法实现对材料摩擦性能的主动调控。