廣州國產(chǎn)納米力學(xué)測(cè)試模塊

主要的微納米力學(xué)測(cè)量技術(shù)：1、微納米壓痕測(cè)試技術(shù)，1.1壓入測(cè)試技術(shù)，壓人測(cè)試技術(shù)是較初的是表征各種材料力學(xué)性能較常用的方法之一,可以追溯到 20 世紀(jì)初的定量硬度測(cè)試方法。傳統(tǒng)的壓人測(cè)試技術(shù)是利用已知幾何形狀的硬壓頭以預(yù)設(shè)的壓人深度或者載荷作用到較軟的樣品表面,通過測(cè)量殘余壓痕的尺寸計(jì)算相關(guān)的硬度指數(shù)。但壓入測(cè)試技術(shù)的缺陷在所能夠表征的材料力學(xué)參量局限于硬度和彈性模量這2個(gè)基本的參量。1.2 微納米壓痕測(cè)試，近年來新型材料正在向低維化、功能化與復(fù)合化方向飛速發(fā)展，在微納米尺度作用區(qū)域上開展微納米壓痕測(cè)試已被普遍用作評(píng)價(jià)材料因微觀結(jié)構(gòu)變化面誘發(fā)力學(xué)性能變化以及獲得材料物性轉(zhuǎn)變等新現(xiàn)象、新規(guī)律的重要工具。所能夠表征的材料力學(xué)參量也不再局限于硬度和彈性模量這2個(gè)基本的參量。納米力學(xué)測(cè)試可以解決納米材料在制備和應(yīng)用過程中的力學(xué)問題，提高納米材料的性能和穩(wěn)定性。廣州國產(chǎn)納米力學(xué)測(cè)試模塊

日本：S．Yoshida主持的Yoshida納米機(jī)械項(xiàng)目主要進(jìn)行以下二個(gè)方面的研究：⑴．利用改制的掃描隧道顯微鏡進(jìn)行微形貌測(cè)量，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；⑵．利用激光干涉儀測(cè)距，在激光干涉儀中其開發(fā)的雙波長法限制了空氣湍流造成的誤差影響；其實(shí)驗(yàn)裝置具有1n m的測(cè)量控制精度。日本國家計(jì)量研究所（NRLM）研制了一套由穩(wěn)頻塞曼激光光源、四光束偏振邁克爾干涉儀和數(shù)據(jù)分析電子系統(tǒng)組成的新型干涉儀，該所精密測(cè)量已涉及一些基本常數(shù)的決定這一類的研究，如硅晶格間距、磁通量等，其掃描微動(dòng)系統(tǒng)主要采用基于柔性鉸鏈機(jī)構(gòu)的微動(dòng)工作臺(tái)。廣州國產(chǎn)納米力學(xué)測(cè)試模塊在生物醫(yī)學(xué)領(lǐng)域，納米力學(xué)測(cè)試有助于了解細(xì)胞與納米材料的相互作用機(jī)制。

AFAM 的基本原理是利用探針與樣品的接觸振動(dòng)來對(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 年代中期由德國薩爾布呂肯無損檢測(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，美國國家標(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)。

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)試是一種用于研究納米尺度材料力學(xué)性質(zhì)的實(shí)驗(yàn)方法。

隨著納米技術(shù)的迅速發(fā)展，對(duì)薄膜、納米材料的力學(xué)性質(zhì)的測(cè)量成為了一個(gè)重要的課題，然而由于尺寸的限制，傳統(tǒng)的拉伸試驗(yàn)等力學(xué)測(cè)試方法很難在納米尺度下得到準(zhǔn)確的結(jié)果。而原位納米力學(xué)測(cè)量技術(shù)的出現(xiàn)，為解決納米尺度下材料力學(xué)性質(zhì)的測(cè)試問題提供了新的思路和手段。原位納米壓痕技術(shù)，原位納米壓痕技術(shù)是一種應(yīng)用比較普遍的力學(xué)測(cè)試方法，其基本原理是用尖頭壓在待測(cè)材料表面，通過測(cè)量壓頭的形變等參數(shù)來推算出待測(cè)材料的力學(xué)性質(zhì)。由于其具有樣品尺寸、壓頭設(shè)計(jì)等方面的優(yōu)點(diǎn)，原位納米壓痕技術(shù)已經(jīng)被普遍應(yīng)用于納米材料力學(xué)測(cè)試領(lǐng)域。發(fā)展高精度、高穩(wěn)定性納米力學(xué)測(cè)試設(shè)備，是當(dāng)前科研工作的重要任務(wù)。廣州國產(chǎn)納米力學(xué)測(cè)試模塊

納米力學(xué)測(cè)試還可以用于研究納米結(jié)構(gòu)材料的斷裂行為和變形機(jī)制。廣州國產(chǎn)納米力學(xué)測(cè)試模塊

AFAM 方法提出之后，不少研究者對(duì)方法的準(zhǔn)確度和靈敏度方面進(jìn)行了研究。Hurley 等分析了空氣濕度對(duì)AFAM 定量化測(cè)量結(jié)果的影響。Rabe 等分析了探針基片對(duì)AFAM 定量化測(cè)量的影響。Hurley 等詳細(xì)對(duì)比了AFAM 單點(diǎn)測(cè)試與納米壓痕以及聲表面波譜方法的測(cè)試原理、空間分辨率、適用性及測(cè)試優(yōu)缺點(diǎn)等。Stan 等提出一種雙參考材料的方法，此方法不需要了解針尖的力學(xué)性能，可以在一定程度上提高測(cè)試的準(zhǔn)確度。他們還提出了一種基于多峰接觸的接觸力學(xué)模型，在一定程度上可以提高測(cè)試的準(zhǔn)確度。Turner 等通過嚴(yán)格的理論推導(dǎo)研究了探針不同階彎曲振動(dòng)和扭轉(zhuǎn)振動(dòng)模態(tài)的靈敏度問題。Muraoka提出一種在探針微懸臂末端附加集中質(zhì)量的方法，以提高測(cè)試靈敏度。Rupp 等對(duì)AFAM測(cè)試過程中針尖樣品之間的非線性相互作用進(jìn)行了研究。廣州國產(chǎn)納米力學(xué)測(cè)試模塊