微机电系统（Micro Electro-Mechanical Systems,MEMS）是一种尺寸达到微米甚至纳米量级的装置,在航空航天、通讯技术、生物医学以及国防军事等领域都得到广泛应用。但是微机电系统的零部件在运动过程中由于尺寸效应和表面效应会出现严重的摩擦磨损,并且主要材料单晶硅及其化合物的摩擦学性能较差,这严重制约了微机电系统的发展与应用。因此,对单晶硅进行减摩耐磨处理刻不容缓,自组装分子膜技术是解决这一问题的有效手段。本文基于碳纳米管和硅烷偶联剂优越的理化性能,采用自组装分子膜技术设计了一种以单晶硅为基底,N-[3-（三甲氧基甲硅烷基）丙基]乙二胺（DA）为“中间连接层”,改性碳纳米管为“表面润滑层”的改性碳纳米管复合润滑薄膜体系,其中,碳纳米管的改性剂为KH560。本研究有效解决了复合润滑薄膜与基底结合强度差等问题,改善了硅基表面的摩擦学性能,取得了以下成果。采用分子动力学模拟方法从分子角度探究复合润滑薄膜的成膜机理和结构特性。确定了改性碳纳米管最优分子构型,并基于此建立了硅基表面复合润滑薄膜体系的优化模型,结果表明改性碳纳米管在硅基底上的最优覆盖率为25%,最优接枝位置为设相邻两个硅原子之间的最近距离为a,相邻两个KH560分子的距离为2a1/2。进一步对碳纳米管的分散行为进行分析,得出在乙醇溶液中具有较好分散性时,碳纳米管与乙醇分子个数比,基于该结果采用自组装分子膜的方法对硅基表面碳纳米管复合润滑薄膜进行了制备。借助傅里叶红外光谱测试仪、X射线光电子能谱仪、接触角测量仪、超景深显微镜以及扫描电镜等分析装置对复合润滑薄膜的化学成分和表面形貌进行了表征;进一步探究组装时间和改性碳纳米管溶液的浓度对润滑薄膜成膜效果的影响,确定了硅基表面复合润滑薄膜的最优制备工艺参数。使用原子力显微镜和摩擦磨损试验机对复合润滑薄膜的摩擦学性能进行测定与分析。对比不同组分复合润滑薄膜的黏附力和纳米摩擦力发现改性碳纳米管复合润滑薄膜表现出最为优越且稳定的微观摩擦学性能,且黏附力和摩擦力相对于硅基底都有大幅度下降。进一步探究了化学组分、载荷、浓度以及组装时间对复合润滑薄膜宏观摩擦学性能的影响,发现采用最佳工艺参数制备的复合润滑薄膜在0.3 N的载荷下耐磨时间达到了145 min,并且在对磨时间60 min内的平均摩擦系数仅为0.08,减摩耐磨性能优越。该研究结果为使用碳纳米管解决MEMS器件摩擦副失效的摩擦学问题提供了理论与实验基础。