四川高校納米力學(xué)測(cè)試

經(jīng)過三十年的發(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。基于AFM 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)。納米壓痕技術(shù)作為一種常見測(cè)試方法，可實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)材料在微觀層面的力學(xué)性能。四川高校納米力學(xué)測(cè)試

納米壓痕試驗(yàn)舉例，試驗(yàn)材料取單晶鋁，試驗(yàn)在美國 MTS 公司生產(chǎn)的 Nano Indenter XP 型納米硬度儀以及美國 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。四川高校納米力學(xué)測(cè)試在進(jìn)行納米力學(xué)測(cè)試時(shí)，需要選擇合適的測(cè)試方法和參數(shù)，以確保測(cè)試結(jié)果的準(zhǔn)確性和可靠性。

樣品制備，納米力學(xué)測(cè)試納米纖維的拉伸測(cè)試前需要復(fù)雜的樣品制備過程，因此FT-NMT03納米力學(xué)測(cè)試具備微納操作的功能，納米力學(xué)測(cè)試?yán)昧鞲形㈣嚮蛘呶⒘鞲衅骺梢詫?duì)單根納米纖維進(jìn)行五個(gè)自由度的拾取-放置操作（閉環(huán)）?？梢允褂镁劢闺x子束（FIB）沉積或電子束誘導(dǎo)沉積（EBID）對(duì)樣品進(jìn)行固定。納米力學(xué)測(cè)試這種結(jié)合了電-機(jī)械測(cè)量和納米加工的技術(shù)為大多數(shù)納米力學(xué)測(cè)試應(yīng)用提供了完美的解決方案。SEM/FIB集成，得益于FT-NMT03納米力學(xué)測(cè)試系統(tǒng)的緊湊尺寸（71×100×35mm），該系統(tǒng)可以與市面上絕大多數(shù)的全尺寸SEM/FIB結(jié)合使用，在樣品臺(tái)上安裝和拆卸該系統(tǒng)十分簡(jiǎn)便，只需幾分鐘。此外，由于FT-NMT03納米力學(xué)測(cè)試的獨(dú)特設(shè)計(jì)（無基座、開放式），納米力學(xué)測(cè)試體系統(tǒng)可以和電子背向散射衍射儀（EBSD）和掃描透射電子顯微鏡（STEM）技術(shù)兼容。

原位納米片取樣和力學(xué)測(cè)試技術(shù)，原位納米片取樣和力學(xué)測(cè)試技術(shù)是一種新興的納米尺度力學(xué)測(cè)試方法，其基本原理是利用優(yōu)化的離子束打造方法，在含有待測(cè)塑料表面的納米區(qū)域內(nèi)制備出超薄的平面固體材料，再對(duì)其進(jìn)行拉伸、扭曲等力學(xué)測(cè)試。相比于傳統(tǒng)的拉伸試驗(yàn)等方法，原位納米片取樣技術(shù)具有更優(yōu)的尺寸控制和納米量級(jí)精度，可以為納米尺度力學(xué)測(cè)試提供更加準(zhǔn)確的數(shù)據(jù)?？傊?，原位納米力學(xué)測(cè)量技術(shù)的研究及應(yīng)用是未來納米材料科學(xué)發(fā)展的重要方向之一，將為納米材料的設(shè)計(jì)、開發(fā)以及工業(yè)應(yīng)用等領(lǐng)域的發(fā)展做出積極貢獻(xiàn)。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。

除了采用彎曲振動(dòng)模式進(jìn)行測(cè)量外，Reinstadtler 等給出了探針扭轉(zhuǎn)振動(dòng)模式測(cè)量側(cè)向接觸剛度的理論基礎(chǔ)。通過同時(shí)測(cè)量探針微懸臂的彎曲振動(dòng)和扭轉(zhuǎn)振動(dòng)，Hurley 和Turner提出了一種同時(shí)測(cè)量各向同性材料楊氏模量、剪切模量和泊松比的方法。Killgore 等提出了利用軟探針的高階模態(tài)進(jìn)行AFAM 定量化測(cè)試的方法，可以使探針施加在樣品上的力減小到10 nN，極大地?cái)U(kuò)展了這一方法的應(yīng)用范圍。Killgore 和Hurley提出了一種新的脈沖接觸共振的方法，將接觸共振與脈沖力模式相結(jié)合，不只能測(cè)量探針的接觸共振頻率和品質(zhì)因子，還可以測(cè)量針尖樣品之間黏附力的大小。利用納米力學(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。深圳材料科學(xué)納米力學(xué)測(cè)試廠家

納米力學(xué)測(cè)試還可以揭示納米材料的表面特性和表面反應(yīng)動(dòng)力學(xué)。四川高校納米力學(xué)測(cè)試

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。四川高校納米力學(xué)測(cè)試