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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(wèn)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(guò)測(cè)量壓頭的形變等參數(shù)來(lái)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。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。深圳高校納米力學(xué)測(cè)試市場(chǎng)價(jià)格
應(yīng)用舉例:納米纖維拉伸測(cè)試,納米力學(xué)測(cè)試單軸拉伸測(cè)試是納米纖維定量力學(xué)分析較常見(jiàn)的方法。用Pt-EBID將納米纖維兩端分別固定在FT-S微力傳感探針和樣品架上,拉伸直至斷裂。從應(yīng)力-應(yīng)變曲線計(jì)算得到混合納米纖維的平均屈服/極限拉伸強(qiáng)度為375MPa/706Mpa,金納米纖維的平均屈服/極限拉伸強(qiáng)度為451MPa/741Mpa。對(duì)單根納米纖維進(jìn)行各種機(jī)械性能的定量測(cè)試需要通用性極高的儀器。這類(lèi)設(shè)備必須能進(jìn)行納米機(jī)器人制樣和力學(xué)測(cè)試。并且由于納米纖維軸向形變(延長(zhǎng))小,高位移分辨率和優(yōu)異的位置穩(wěn)定性(位置漂移小)對(duì)于精確一定測(cè)量是至關(guān)重要的。深圳高校納米力學(xué)測(cè)試市場(chǎng)價(jià)格在納米力學(xué)測(cè)試中,常用的儀器包括原子力顯微鏡、納米硬度儀等設(shè)備。
納米科學(xué)與技術(shù)是近二十年來(lái)發(fā)展起來(lái)的一門(mén)前沿和交叉學(xué)科,納米力學(xué)作為其中的一個(gè)分支,對(duì)其他分支學(xué)科如納米材料學(xué)、物理學(xué)、生物醫(yī)學(xué)等都有著重要的支撐作用。下面簡(jiǎn)要介紹一下目前應(yīng)用較普遍的兩類(lèi)微納米力學(xué)測(cè)試方法:納米壓痕方法和基于原子力顯微鏡的納米力學(xué)測(cè)試方法。納米壓痕是20 世紀(jì)90 年代初期快速發(fā)展起來(lái)的一種微納米力學(xué)測(cè)試方法,是研究微納米尺度材料力學(xué)性能的重要方法之一,在科研和工業(yè)領(lǐng)域都有著普遍的應(yīng)用。納米壓痕的壓入深度在一般在納米量級(jí),遠(yuǎn)小于傳統(tǒng)壓痕的微米或毫米量級(jí)。限于光學(xué)顯微鏡的分辨率,無(wú)法直接對(duì)納米壓痕的尺寸進(jìn)行精確測(cè)量。
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(kāi)發(fā)的雙波長(zhǎng)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(guó)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(lèi)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)。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。
在黏彈性力學(xué)性能測(cè)試方面,Yuya 等發(fā)展了AFAM 黏彈性力學(xué)性能測(cè)試的理論基礎(chǔ)。隨后,Killgore 等將單點(diǎn)測(cè)試拓展到成像測(cè)試,對(duì)二元聚合物的黏彈性力學(xué)性能進(jìn)行了定量化成像,獲得了存儲(chǔ)模量和損耗模量的分布圖。Hurley 等發(fā)展了一種不需要進(jìn)行中間的校準(zhǔn)測(cè)試過(guò)程而直接測(cè)量損耗因子的方法。Tung 等采用二維流體動(dòng)力學(xué)函數(shù),考慮探針接近樣品表面時(shí)的阻尼和附加質(zhì)量效應(yīng)以及與頻率相關(guān)的流體動(dòng)力載荷,對(duì)黏彈性阻尼損耗測(cè)試進(jìn)行了修正。周錫龍等研究了探針不同階模態(tài)對(duì)黏彈性測(cè)量靈敏度的影響,提出了一種利用軟懸臂梁的高階模態(tài)進(jìn)行黏彈性力學(xué)性能測(cè)試的方法。納米力學(xué)測(cè)試可以幫助研究人員了解納米材料的力學(xué)行為,從而指導(dǎo)納米材料的設(shè)計(jì)和應(yīng)用。廣東科研院納米力學(xué)測(cè)試模塊
納米力學(xué)測(cè)試是一種通過(guò)納米尺度下的力學(xué)性質(zhì)來(lái)研究材料特性的方法。深圳高校納米力學(xué)測(cè)試市場(chǎng)價(jià)格
FT-NMT03納米力學(xué)測(cè)試系統(tǒng)可以配合SEM/FIB原位精確直接地測(cè)量納米纖維的力學(xué)特性。微力傳感器加載微力,納米力學(xué)測(cè)試結(jié)合高分辨位置編碼器可以對(duì)納米纖維進(jìn)行拉伸、循環(huán)、蠕變、斷裂等形變測(cè)試。力-形變(應(yīng)力-應(yīng)變)曲線可以定量的表征納米纖維的材料特性。此外,納米力學(xué)測(cè)試結(jié)合樣品架電連接,可以定量表征電-機(jī)械性質(zhì)。位置穩(wěn)定性,納米力學(xué)測(cè)試對(duì)于納米纖維的精確拉伸測(cè)試,納米力學(xué)測(cè)試系統(tǒng)的位移是測(cè)試不穩(wěn)定性的主要來(lái)源。圖2展示了FT-NMT03納米力學(xué)測(cè)試系統(tǒng)位移的統(tǒng)計(jì)學(xué)評(píng)價(jià),從中可以找到每一個(gè)測(cè)試間隔內(nèi)位移導(dǎo)致的不確定性,例如100s內(nèi)為450pm,意思是65%(或95%)的概率,納米力學(xué)測(cè)試系統(tǒng)在100s的時(shí)間間隔內(nèi)的位移穩(wěn)定性小于±450pm(或±900pm)。深圳高校納米力學(xué)測(cè)試市場(chǎng)價(jià)格
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