廣西半導(dǎo)體納米力學(xué)測(cè)試應(yīng)用

Berkovich壓頭是納米壓痕硬度計(jì)中較常用的。它可以加工得很尖，而且?guī)缀涡螤钤诤苄〕叨葍?nèi)保持自相似，適合于小尺度的壓痕實(shí)驗(yàn)。目前，該類(lèi)壓頭的加工水平：端部半徑50nm，典型值約40nm，中心線和面的夾角精度為J=0.025°。在納米壓痕硬度測(cè)量中，Berkovich壓頭是一種理想的壓頭。優(yōu)點(diǎn)包括：易獲得好的加工質(zhì)量，很小載荷就能產(chǎn)生塑性，能減小摩擦的影響。Cube-corner壓頭因其三個(gè)面相互垂直，像立方體的一個(gè)角，故取此名稱(chēng)。壓頭越尖，就會(huì)在接觸區(qū)內(nèi)產(chǎn)生理想的應(yīng)力和應(yīng)變。目前，該種壓頭主要用于斷裂韌性(fracture toughness)的研究。它能在脆性材料的壓痕周?chē)a(chǎn)生很小的規(guī)則裂紋，這樣的裂紋能在相當(dāng)小的范圍內(nèi)用來(lái)估計(jì)斷裂韌性。錐形壓頭圓錐具有尖的自相似幾何形狀，從模型角度常利用它的軸對(duì)稱(chēng)特性，納米壓痕硬度的許多模型均基于圓錐壓痕。由于難以加工出尖的圓錐金剛石壓頭，它在小尺度實(shí)驗(yàn)中很少使用。納米力學(xué)測(cè)試的結(jié)果對(duì)于預(yù)測(cè)納米材料在實(shí)際應(yīng)用中的表現(xiàn)具有重要參考價(jià)值。廣西半導(dǎo)體納米力學(xué)測(cè)試應(yīng)用

德國(guó)：T．Gddenhenrich等研制了電容式位移控制微懸臂原子力顯微鏡。在PTB進(jìn)行了一系列稱(chēng)為1nm級(jí)尺寸精度的計(jì)劃項(xiàng)目，這些研究包括：①．提高直線和角度位移的計(jì)量；②．研究高分辨率檢測(cè)與表面和微結(jié)構(gòu)之間的物理相互作用，從而給出微形貌、形狀和尺寸的測(cè)量。已完成亞納米級(jí)的一維位移和微形貌的測(cè)量。中國(guó)計(jì)量科學(xué)研究院研制了用于研究多種微位移測(cè)量方法標(biāo)準(zhǔn)的高精度微位移差拍激光干涉儀。中國(guó)計(jì)量科學(xué)研究院、清華大學(xué)等研制了用于大范圍納米測(cè)量的差拍法―珀干涉儀，其分辨率為0．3nm，測(cè)量范圍±1．1μm，總不確定度優(yōu)于3．5nm。中國(guó)計(jì)量學(xué)院朱若谷提出了一種能補(bǔ)償環(huán)境影響、插入光纖傳光介質(zhì)的補(bǔ)償式光纖雙法布里―珀羅微位移測(cè)量系統(tǒng)，適合于納米級(jí)微位移測(cè)量，可用于檢定其它高精度位移傳感器、幾何量計(jì)量等。四川化工納米力學(xué)測(cè)試廠商納米力學(xué)測(cè)試可以應(yīng)用于納米材料的研究和開(kāi)發(fā)，以及納米器件的設(shè)計(jì)和制造。

微納米纖維素，微納米纖維素材料在農(nóng)業(yè)、生物醫(yī)用材料等領(lǐng)域的普遍應(yīng)用。微納米纖維素水凝膠表現(xiàn)出各向異性的力學(xué)性能和優(yōu)良溶脹性能,可應(yīng)用于生物醫(yī)學(xué)和機(jī)器人等領(lǐng)域。其在納米尺度上表現(xiàn)出良好的形貌特征和優(yōu)異的力學(xué)性能。抗細(xì)菌實(shí)驗(yàn)表明，該復(fù)合超細(xì)水凝膠纖維可有效殺滅陽(yáng)性和陰性細(xì)菌菌株，同時(shí)對(duì)正常哺乳動(dòng)物細(xì) 胞保持友好性。這種超細(xì)水凝膠微纖維可有效解決微生物威脅人類(lèi)健康的問(wèn)題。這種靈活的合成核殼復(fù)合超細(xì)水凝膠微纖維方法，具有重要的生物醫(yī)學(xué)應(yīng)用前景，同時(shí)該方法也可應(yīng)用于材料科學(xué)、組織工程和再生醫(yī)學(xué)等領(lǐng)域。

有限元數(shù)值分析方面，Hurley 等分別基于解析模型和有限元模型兩種數(shù)據(jù)分析方法測(cè)量了鈮薄膜的壓入模量，并進(jìn)行了對(duì)比。Espinoza-Beltran 等考慮探針微懸臂的傾角、針尖高度、梯形橫截面、材料各向異性等的影響，給出了一種將實(shí)驗(yàn)測(cè)試和有限元優(yōu)化分析相結(jié)合，確定針尖樣品面外和面內(nèi)接觸剛度的方法。有限元分析方法綜合考慮了實(shí)際情況中的多種影響因素，精度相對(duì)較高。Kopycinska-Muller 等研究了AFAM 測(cè)試過(guò)程中針尖樣品微納米尺度下的接觸力學(xué)行為。Killgore 等提出了一種通過(guò)檢測(cè)探針接觸共振頻率變化對(duì)針尖磨損進(jìn)行連續(xù)測(cè)量的方法。利用納米力學(xué)測(cè)試，可以評(píng)估納米材料的可靠性和耐久性。

AFAM 方法較早是由德國(guó)佛羅恩霍夫無(wú)損檢測(cè)研究所Rabe 等在1994 年提出的。1996 年Rabe 等詳細(xì)分析了探針自由狀態(tài)以及針尖與樣品表面接觸情況下微懸臂的動(dòng)力學(xué)特性，建立了針尖與樣品接觸時(shí)共振頻率與接觸剛度之間的定量化關(guān)系。之后，他們還給出了考慮針尖與樣品側(cè)向接觸、針尖高度及微懸臂傾角影響的微懸臂振動(dòng)特征方程。他們?cè)谶@方面的主要工作奠定了AFAM 定量化測(cè)試的理論基礎(chǔ)。Reinstaedtler 等利用光學(xué)干涉法對(duì)探針懸臂梁的振動(dòng)模態(tài)進(jìn)行了測(cè)量。Turner 等采用解析方法和數(shù)值方法對(duì)比了針尖樣品之間分別存在線性和非線性相互作用時(shí)，點(diǎn)質(zhì)量模型和Euler-Bernoulli 梁模型描述懸臂梁動(dòng)態(tài)特性的異同。納米力學(xué)測(cè)試可以解決納米材料在制備和應(yīng)用過(guò)程中的力學(xué)問(wèn)題，提高納米材料的性能和穩(wěn)定性。廣西半導(dǎo)體納米力學(xué)測(cè)試應(yīng)用

在納米尺度上，材料的力學(xué)性質(zhì)往往與其宏觀尺度下的性質(zhì)有明顯不同，因此納米力學(xué)測(cè)試具有重要意義。廣西半導(dǎo)體納米力學(xué)測(cè)試應(yīng)用

量子效應(yīng)也決定納米結(jié)構(gòu)新的電，光和化學(xué)性質(zhì)。因此量子效應(yīng)在鄰近的納米科學(xué)，納米技術(shù)，如納米電子學(xué)，先進(jìn)能源系統(tǒng)和納米生物技術(shù)學(xué)科范圍得到更多注意。納米測(cè)量技術(shù)是利用改制的掃描隧道顯微鏡進(jìn)行微形貌測(cè)量，這個(gè)技術(shù)已成功的應(yīng)用于石墨表面和生物樣本的納米級(jí)測(cè)量。安全一直是必須認(rèn)真考慮的問(wèn)題。電測(cè)量工具會(huì)輸出有危險(xiǎn)的、甚至是致命的電壓和電流。清楚儀器使用中何時(shí)會(huì)發(fā)生這些情形顯得極為重要，只有這樣人們才能采取恰當(dāng)?shù)陌踩婪妒侄?。?qǐng)認(rèn)真閱讀并遵從各種工具附帶的安全指示。廣西半導(dǎo)體納米力學(xué)測(cè)試應(yīng)用