河北化工納米力學(xué)測(cè)試

微納米材料研究中用到的一些現(xiàn)代測(cè)試技術(shù)：電子顯微法，電子顯微技術(shù)是以電子顯微鏡為研究手段來(lái)分析材料的一種技術(shù)。電子顯微鏡擁有高于光學(xué)顯微鏡的分辨率，可以放大幾十倍到幾十萬(wàn)倍的范圍，在實(shí)驗(yàn)研究中具有不可替代的意義，推動(dòng)了眾多領(lǐng)域研究的進(jìn)程。電子顯微技術(shù)的光源為電子束，通過(guò)磁場(chǎng)聚焦成像或者靜電場(chǎng)的分析技術(shù)才達(dá)成高分辨率的效果、利用電子顯微鏡可以得到聚焦清晰的圖像， 有利于研究人員對(duì)于實(shí)驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行觀察分析。納米力學(xué)測(cè)試在生物醫(yī)學(xué)領(lǐng)域，助力研究細(xì)胞力學(xué)行為，揭示疾病發(fā)生機(jī)制。河北化工納米力學(xué)測(cè)試

隨著精密、 超精密加工技術(shù)的發(fā)展，材料在納米尺度下的力學(xué)特性引起了人們的極大關(guān)注研究。而傳統(tǒng)的硬度測(cè)量方法只適于宏觀條件下的研究和應(yīng)用，無(wú)法用于測(cè)量壓痕深度為納米級(jí)或亞微米級(jí)的硬度( 即所謂納米硬度，nano- hardness) 。近年來(lái)，測(cè)量納米硬度一般采用新興的納米壓痕技術(shù) (nano-indentation)，由于采用納米壓痕技術(shù)可以在極小的尺寸范圍內(nèi)測(cè)試材料的力學(xué)性能，除了塑性性質(zhì)外，還可反映材料的彈性性質(zhì)，因此得到了越來(lái)越普遍的應(yīng)用。河北化工納米力學(xué)測(cè)試?yán)眉{米力學(xué)測(cè)試，可以對(duì)納米材料的彈性形變和塑性形變進(jìn)行精細(xì)分析。

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)和開發(fā)提供指導(dǎo)。

納米壓痕試驗(yàn)舉例，試驗(yàn)材料取單晶鋁，試驗(yàn)在美國(guó) MTS 公司生產(chǎn)的 Nano Indenter XP 型納米硬度儀以及美國(guó) Digital Instruments 公司生產(chǎn)的原子力顯微鏡 (AFM) 上進(jìn)行。首先將試樣放到納米硬度儀上進(jìn)行壓痕試驗(yàn)，根據(jù)設(shè)置的較大載荷或者壓痕深度的不同，試驗(yàn)時(shí)間從數(shù)十分鐘到若干小時(shí)不等，中間過(guò)程不需人工干預(yù)。試驗(yàn)結(jié)束后，納米壓痕儀自動(dòng)計(jì)算出試樣的納米硬度值和相關(guān)重要性能指標(biāo)。本試驗(yàn)中對(duì)單晶鋁(110) 面進(jìn)行檢測(cè)，設(shè)置壓痕深度為1.5 μ m，共測(cè)量三點(diǎn)，較終結(jié)果取三點(diǎn)的平均值。納米力學(xué)測(cè)試設(shè)備的精度和靈敏度對(duì)于獲得準(zhǔn)確的測(cè)試結(jié)果至關(guān)重要。

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。河北化工納米力學(xué)測(cè)試

納米力學(xué)測(cè)試需要使用專屬的納米力學(xué)測(cè)試儀器，如納米壓痕儀和納米拉伸儀等。河北化工納米力學(xué)測(cè)試

摘要 隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展進(jìn)步，材料的研發(fā)和生產(chǎn)應(yīng)用進(jìn)入了微納米尺度，微納米材料憑借其出色的性能被人們普遍應(yīng)用于科研和生產(chǎn)生活的各方各面。與此同時(shí)，人們正深入研究探索微納米尺度的材料力學(xué)性能參數(shù)測(cè)量技術(shù)方法，以滿足微納米材料的飛速發(fā)展和應(yīng)用需求。微納米力學(xué)測(cè)量技術(shù)的應(yīng)用背景，隨著材料的研發(fā)生產(chǎn)和應(yīng)用進(jìn)入微納米尺度,以往的通過(guò)宏觀的力學(xué)測(cè)量手段已不適用于測(cè)量微納米薄膜和器件的力學(xué)性能參數(shù)的測(cè)量。近年來(lái)，微納米壓入和劃痕等力學(xué)測(cè)量手段隨著微納米材料的發(fā)展和應(yīng)用，在半導(dǎo)體薄膜和器件、功能薄膜、新能源材料、生物材料等領(lǐng)域應(yīng)用愈發(fā)普遍，因此亟待建立基于微納米尺度的材料力學(xué)性能參數(shù)測(cè)量的技術(shù)體系。河北化工納米力學(xué)測(cè)試