陜西納米力學(xué)測(cè)試技術(shù)

納米壓痕技術(shù)通過測(cè)量壓針的壓入深度，根據(jù)特定形狀壓針壓入深度與接觸面積的關(guān)系推算出壓針與被測(cè)樣品之間的接觸面積。因此，納米壓痕也被稱為深度識(shí)別壓痕(depth-sensing indentation，DSI) 技術(shù)。納米壓痕技術(shù)的應(yīng)用范圍非常普遍，可以用于金屬、陶瓷、聚合物、生物材料、薄膜等絕大多數(shù)樣品的測(cè)試。納米壓痕相關(guān)儀器的操作和使用也非常方便，加載過程既可以通過載荷控制，也可以通過位移控制，并且只需測(cè)量壓針壓入樣品過程中的載荷位移曲線，結(jié)合恰當(dāng)?shù)牧W(xué)模型就可以獲得樣品的力學(xué)信息。納米力學(xué)測(cè)試在航空航天領(lǐng)域，為超輕、強(qiáng)度高材料研發(fā)提供支持。陜西納米力學(xué)測(cè)試技術(shù)

德國：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。陜西納米力學(xué)測(cè)試技術(shù)在進(jìn)行納米力學(xué)測(cè)試前，需要對(duì)測(cè)試樣品進(jìn)行表面處理和尺寸測(cè)量，以確保測(cè)試結(jié)果的準(zhǔn)確性。

AFAM 方法較早是由德國佛羅恩霍夫無損檢測(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。

譜學(xué)技術(shù)微納米材料的化學(xué)成分分析主要依賴于各種譜學(xué)技術(shù),包括紫外-可見光譜紅外光譜、x射線熒光光譜、拉曼光譜、俄歇電子能譜、x射線光電子能譜等。另有一類譜儀是基于材料受激發(fā)的發(fā)射譜,是專為研究品體缺陷附近的原子排列狀態(tài)而設(shè)計(jì)的，如核磁共振儀、電子自旋共振譜儀、穆斯堡爾譜儀、正電子湮滅等等。熱分析技術(shù)，納米材料的熱分析主要是指差熱分析、示差掃描量熱法以及熱重分析。三種方法常常相互結(jié)合,并與其他方法結(jié)合用于研究微納米材料或納米粒子的一些特 征:(1)表面成鍵或非成鍵有機(jī)基團(tuán)或其他物質(zhì)的存在與否、含量多少、熱失重溫度等(2)表面吸附能力的強(qiáng)弱與粒徑的關(guān)系(3)升溫過程中粒徑變化(4)升溫過程中的相轉(zhuǎn)變情況及晶化過程。納米力學(xué)測(cè)試結(jié)果有助于優(yōu)化材料設(shè)計(jì)，提升產(chǎn)品性能，降低生產(chǎn)成本。

即使源電阻大幅降低至1MW，對(duì)一個(gè)1mV的信號(hào)的測(cè)量也接近了理論極限，因此要使用一個(gè)普通的數(shù)字多用表（DMM）進(jìn)行測(cè)量將變得十分困難。除了電壓或電流靈敏度不夠高之外，許多DMM在測(cè)量電壓時(shí)的輸入偏移電流很高，而相對(duì)于那些納米技術(shù)[3]常常需要的、靈敏度更高的低電平DC測(cè)量?jī)x器而言，DMM的輸入電阻又過低。這些特點(diǎn)增加了測(cè)量的噪聲，給電路帶來不必要的干擾，從而造成測(cè)量的誤差。系統(tǒng)搭建完畢后，必須對(duì)其性能進(jìn)行校驗(yàn)，而且消除潛在的誤差源。誤差的來源可以包括電纜、連接線、探針[5]、沾污和熱量。下面的章節(jié)中將對(duì)降低這些誤差的一些途徑進(jìn)行探討。納米力學(xué)測(cè)試技術(shù)的發(fā)展離不開多學(xué)科交叉融合和創(chuàng)新研究團(tuán)隊(duì)的共同努力。江西國產(chǎn)納米力學(xué)測(cè)試儀

納米力學(xué)測(cè)試是一種通過納米尺度下的力學(xué)性質(zhì)來研究材料特性的方法。陜西納米力學(xué)測(cè)試技術(shù)

納米力學(xué)性能測(cè)試系統(tǒng)是一款可在SEM/FIB中對(duì)微納米材料和結(jié)構(gòu)的力學(xué)性能進(jìn)行原位、直接而準(zhǔn)確測(cè)量的納米機(jī)器人系統(tǒng)。測(cè)試原理是通過微力傳感探針對(duì)微納結(jié)構(gòu)施加可控的力,同時(shí)采用位移記錄器來測(cè)量該結(jié)構(gòu)的形變。從測(cè)得的力和形變(應(yīng)力-應(yīng)變)曲線可以定量地分析微納米結(jié)構(gòu)的力學(xué)性能。通過控制加載力的大小和方向,可實(shí)現(xiàn)拉伸、壓縮、斷裂、疲勞和蠕變等各種力學(xué)測(cè)試。同時(shí),其配備的導(dǎo)電樣品測(cè)試平臺(tái)可以對(duì)微納米結(jié)構(gòu)的電學(xué)和力學(xué)性能進(jìn)行同步測(cè)試。陜西納米力學(xué)測(cè)試技術(shù)