經(jīng)過(guò)三十年的發(fā)展,目前科學(xué)家在AFM 基礎(chǔ)上實(shí)現(xiàn)了多種測(cè)量和表征材料不同性能的應(yīng)用模式。利用原子力顯微鏡,人們實(shí)現(xiàn)了對(duì)化學(xué)反應(yīng)前后化學(xué)鍵變化的成像,研究了化學(xué)鍵的角對(duì)稱(chēng)性質(zhì)以及分子的側(cè)向剛度。Ternes 等測(cè)量了在材料表面移動(dòng)單個(gè)原子所需要施加的作用力。各種不同的應(yīng)用模式可以獲得被測(cè)樣品表面納米尺度力、熱、聲、電、磁等各個(gè)方面的性能?;贏FM 的定量化納米力學(xué)測(cè)試方法主要有力—距離曲線測(cè)試、掃描探針聲學(xué)顯微術(shù)和基于輕敲模式的動(dòng)態(tài)多頻技術(shù)。納米力學(xué)測(cè)試的發(fā)展促進(jìn)了納米材料及其應(yīng)用領(lǐng)域的快速發(fā)展和創(chuàng)新。甘肅納米力學(xué)測(cè)試廠家供應(yīng)
將近場(chǎng)聲學(xué)和掃描探針顯微術(shù)相結(jié)合的掃描探針聲學(xué)顯微術(shù)是近些年來(lái)發(fā)展的納米力學(xué)測(cè)試方法。掃描探針聲學(xué)顯微術(shù)有多種應(yīng)用模式,如超聲力顯微術(shù)(ultrasonic force microscopy,UFM)、原子力聲學(xué)顯微術(shù)(atomic force acoustic microscopy,AFAM)、超聲原子力顯微術(shù)(ultrasonic atomic force microscopy,UAFM),掃描聲學(xué)力顯微術(shù)(scanning acoustic force microscopy,SAFM)等。在以上幾種應(yīng)用模式中,以基于接觸共振檢測(cè)的AFAM 和UAFM 這兩種方法應(yīng)用較為普遍,有時(shí)也將它們統(tǒng)稱(chēng)為接觸共振力顯微術(shù)(contact resonance force microscopy,CRFM)。福建涂層納米力學(xué)測(cè)試定制通過(guò)納米力學(xué)測(cè)試,我們可以深入了解納米材料在受到外力作用時(shí)的變形和破壞機(jī)制。
力—距離曲線測(cè)試分為準(zhǔn)靜態(tài)模式和動(dòng)態(tài)模式,實(shí)際應(yīng)用中采用較多的是準(zhǔn)靜態(tài)模式下的力-距離曲線測(cè)試。由力—距離曲線測(cè)試可以獲得樣品表面的力學(xué)性能及黏附的信息。利用接觸力學(xué)模型對(duì)力—距離曲線進(jìn)行擬合,可以獲得樣品表面的彈性模量。力—距離曲線測(cè)試與納米壓痕相比,可以施加更小的作用力(nN量級(jí)),較好地避免了對(duì)生物軟材料的損害,極大地降低了基底對(duì)薄膜力學(xué)性能測(cè)試的影響。力—距離曲線測(cè)試普遍應(yīng)用于聚合物材料和生物材料的納米力學(xué)性能測(cè)試,很多研究者利用此方法獲得了細(xì)胞的模量信息。力—距離曲線陣列測(cè)試可以獲得測(cè)試區(qū)域內(nèi)力學(xué)性能的分布,但是分辨率較低,且測(cè)試時(shí)間較長(zhǎng)。另外,力—距離曲線一般只對(duì)軟材料才比較有效。圖2 是通過(guò)力—距離曲線陣列測(cè)試獲得的細(xì)胞力學(xué)性能(模量) 的分布。
AFAM 的基本原理是利用探針與樣品的接觸振動(dòng)來(lái)對(duì)材料納米尺度的彈性性能進(jìn)行成像或測(cè)量。AFAM 于20 世紀(jì)90 年代中期由德國(guó)薩爾布呂肯無(wú)損檢測(cè)研究所的Rabe 博士(女) 首先提出,較初為單點(diǎn)測(cè)量模式。2000 年前后,她們采用逐點(diǎn)掃頻的方式實(shí)現(xiàn)了模量成像功能,但是成像的速度很慢,一幅128×128 像素的圖像需要大約30min,導(dǎo)致圖像的熱漂移比較嚴(yán)重。2005 年,美國(guó)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)局的Hurley 博士(女) 采用DSP 電路控制掃頻和探針的移動(dòng),將成像速度提高了4~5倍(一幅256×256 像素的圖像需要大約25min)。在進(jìn)行納米力學(xué)測(cè)試時(shí),需要特別注意樣品的制備和處理過(guò)程,以避免引入誤差。
微納米材料力學(xué)性能測(cè)試系統(tǒng)可移動(dòng)范圍:250mm x 150mm;步長(zhǎng)分辨率:50nm;Encoder 分辨率:500nm;較大移動(dòng)速率:30mm/S;Z stage??梢苿?dòng)范圍:50mm;步長(zhǎng)分辨率:3nm;較大移動(dòng)速率:1.9mm/S。原位成像掃描范圍。XY 方向:60μm x 60μm;Z 方向:4μm;成像分辨率:256 x 256 像素點(diǎn);掃描速率:3Hz;壓頭原位的位置控制精度:<+/-10nm;較大樣品尺寸:150mm- 200mm。納米壓痕試驗(yàn):測(cè)試硬度及彈性模量(包括隨著連續(xù)壓入深度的變化獲得硬度和彈性模量的分布)以及斷裂韌性、蠕變、應(yīng)力釋放等。 納米劃痕試驗(yàn):獲得摩擦系數(shù)、臨界載荷、膜基結(jié)合性質(zhì)。納米摩擦磨損試驗(yàn) :評(píng)價(jià)抗磨損能力。在壓痕、劃痕、磨損前后的SPM原位掃描探針成像: 獲得微區(qū)的形貌組織結(jié)構(gòu)。通過(guò)納米力學(xué)測(cè)試,我們可以評(píng)估納米材料在極端環(huán)境下的穩(wěn)定性和耐久性。湖北工業(yè)納米力學(xué)測(cè)試模塊
納米力學(xué)測(cè)試可以幫助研究人員了解納米材料的力學(xué)響應(yīng)機(jī)制,從而推動(dòng)納米科學(xué)的發(fā)展。甘肅納米力學(xué)測(cè)試廠家供應(yīng)
原位納米機(jī)械性能試驗(yàn)技術(shù),原位納米機(jī)械性能試驗(yàn)技術(shù)是一種應(yīng)用超分辨顯微學(xué)、納米壓痕技術(shù)等手段,通過(guò)獨(dú)特的力學(xué)測(cè)試方法對(duì)納米尺度下的材料機(jī)械性質(zhì)進(jìn)行測(cè)試的方法。相比于傳統(tǒng)的拉伸、壓縮等方法,原位納米機(jī)械性能試驗(yàn)技術(shù)具有更高的精度和更豐富的信息,可以為納米材料的研究提供更加詳細(xì)的數(shù)據(jù)支持。隨著納米尺度下功能性材料的不斷涌現(xiàn),納米力學(xué)測(cè)試將成為實(shí)現(xiàn)其合理設(shè)計(jì)的重要手段之一。原位納米力學(xué)測(cè)量技術(shù)在納米材料力學(xué)測(cè)試領(lǐng)域具有廣闊的應(yīng)用前景,它不只可以為納米尺度下材料力學(xué)行為的實(shí)驗(yàn)研究提供詳細(xì)的數(shù)據(jù)支撐,而且還可以為新材料的設(shè)計(jì)和開(kāi)發(fā)提供指導(dǎo)。甘肅納米力學(xué)測(cè)試廠家供應(yīng)
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