据统计,全世界约30%的一次能源消耗于摩擦,因此,减摩降耗是全球关注的焦点之一。超滑现象的发现为解决这一难题提供了新的重要途径,在国际上引起了高度关注。超滑研究尚处于初步探索阶段,其本质和机理尚不清楚,并与摩擦过程的能量耗散密切相关,是一个世界性难题。基于上述需求,本论文将提出一种应用于超滑表面超低摩擦系数探测的原子力显微镜微悬臂梁探针的设计方法。本论文基于原子力显微镜的探测原理,通过微悬臂梁探针的扭转和弯曲分别探测摩擦力和法向载荷,并建立具有普适性的摩擦系数探测理论模型;再结合异形横截面微悬臂梁探针的结构特性,建立适用于异形横截面微悬臂梁探针的摩擦系数探测理论模型;在此基础上,结合摩擦系数分辨率、可加载的最大法向载荷或可探测的最小摩擦力、原子力显微镜特性以及探针可加工性等约束条件,依据理论模型计算、设计满足探测要求的异形横截面微悬臂梁探针,并采用有限元仿真校核验证。本论文进一步提出了聚焦离子束刻蚀加工具有设计尺寸的异形横截面微悬臂梁探针的实现方式,以实现异形微悬臂梁的加工。通过该方法设计出的探针能够实现10^-7及以上量级分辨率的超低摩擦系数探测,显著提高摩擦系数探测分辨率,实现超低摩擦系数探测,从而保证在超滑过程中定量分析的真实性和准确性,为深入系统研究超滑理论和技术提供一种重要的技术手段。在实现超低摩擦系数探测的基础上,本论文进一步地设计了一种高精度探针协同探测平台,该平台可以实现在同一环境中多种不同功能探针的切换,以实现对超滑表面进行多种不同的探测手段,为超滑能量耗散研究提供有效的技术基础。同时,对该平台进行了性能探测,在真空工作环境中通过该平台实现不同功能探针的高效、精确切换,进而在同一工作环境中对样品表面同一实验区域实现原位表面形貌扫描、微观摩擦磨损和摩擦系数探测等功能。基于上述研究,本文关于应用于超滑能量耗散探测的技术手段研究的主要工作及创新研究成果总结如下:1.提出一种探测超滑状态超低摩擦系数的原子力显微镜微悬臂梁探针的设计方法,建立普适的理论模型,确定微悬臂梁极惯性矩和惯性矩为微悬臂梁探测超低摩擦系数的关键因素,并通过有限元进行验证。2.根据上述的设计方法,优选U型横截面微悬臂梁实现超低摩擦系数测量,通过聚焦离子束完成加工,并验证U型横截面微悬臂梁探针能实现10^-7分辨率的超低摩擦系数探测。3.设计加工一套多探针协同探测平台,该装置可装载8根探针,可以对超滑状态表面进行多种功能探针的协同探测,如原位表面形貌扫描、微观摩擦磨损和摩擦系数探测等探测手段。