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掃描探針聲學顯微術一般適用于模量范圍在1~300 GPa 的材料。對于更軟的材料,在測試過程中接觸力有可能會對樣品造成損害。基于輕敲模式的原子力顯微鏡多頻成像技術是近年來發(fā)展的一項納米力學測試方法。通過同時激勵和檢測探針多個頻率的響應或探針振動的兩階(或多階) 模態(tài)或探針振動的基頻和高次諧波成分等,可以實現對被測樣品形貌、彈性等性質的快速測量。只要是涉及探針兩個及兩個以上頻率成分的激勵和檢測,均可以歸為多頻成像技術。由于輕敲模式下針尖施加的作用力遠小于接觸狀態(tài)下的作用力,因此基于輕敲模式的多頻成像技術適合于軟物質力學性能的測量。解決方案之一:采用新型納米材料,提高力學性能,拓寬應用范圍。四川納米力學壓痕測試
納米壓痕技術,納米壓痕技術是一種直接測量材料硬度和彈性模量的方法。該方法通過在納米尺度下施加一個小的壓痕負荷,通過測量壓痕的深度和形狀來推算材料的力學性質。納米壓痕技術一般使用壓痕儀進行測試。在進行納米壓痕測試時,樣品通常需要進行前處理,例如制備平整的表面或進行退火處理。測試過程中,將頂端負載在材料表面上,并控制負載的大小和施加時間。然后,通過測量壓痕的深度和直徑來計算材料的硬度和彈性模量。納米壓痕技術普遍應用于納米硬度測試、薄膜力學性質研究等領域。四川納米力學壓痕測試納米力學測試的結果對于預測納米材料在實際應用中的表現具有重要參考價值。
原位納米力學測試系統(tǒng)是一種用于材料科學領域的儀器,于2011年10月27日啟用。壓痕測試單元:(1)可實現70nN~30mN不同加載載荷,載荷分辨率為3nN;(2)位移分辨率:0.006nm,較小位移:0.2nm,較大位移:5um;(3)室溫熱漂移:0.05nm/s;(4)更換壓頭時間:60s。能夠實現薄膜或其他金屬或非金屬材料的壓痕、劃痕、摩擦磨損、微彎曲、高溫測試及微彎曲、NanoDMA、模量成像等功能。力學測試芯片大小只為幾平方毫米,亦可放置在電子顯微鏡真空腔中進行原位實時檢測。
納米力學(Nanomechanics)是研究納米范圍物理系統(tǒng)的基本力學(彈性,熱和動力過程)的一個分支。納米力學為納米技術提供科學基礎。作為基礎科學,納米力學以經驗原理(基本觀察)為基礎,包括:一般力學原理和物體變小而出現的一些特別原理。納米力學(Nanomechanics)是研究納米范圍物理系統(tǒng)基本力學性質(彈性,熱和動力過程)的納米科學的一個分支。納米力學為納米技術提供了科學基礎。納米力學是經典力學,固態(tài)物理,統(tǒng)計力學,材料科學和量子化學等的交叉學科。納米力學測試還可以用于研究納米結構材料的斷裂行為和變形機制。
借助原子力顯微鏡(AFM)的納米力學測試法,利用原子力顯微鏡探針的納米操縱能力對一維納米材料施加彎曲或拉伸載荷。施加彎曲載荷時,原子力顯微鏡探針作用在一維納米懸臂梁結構高自山端國雙固支結構的中心位置,彎曲撓度和載荷通過原子力顯微鏡探針懸曾梁的位移和懸臂梁的剛度獲取,依據連續(xù)力學理論,由試樣的載荷一撓度曲線獲得其彈性模量、強度和韌性等力學性能參數。這種方法加載機理簡單,相對拉伸法容易操作,缺點是原子力顯微鏡探針的尺寸與被測納米試樣相比較大,撓度較大時探針的滑動以及試樣中心位置的對準精度嚴重影響測試精度3、借助微機電系統(tǒng)(MEMS)技術的片上納米力學測試法基于 MEMS 的片上納米力學測試法采用 MEMS 微加工工藝將微驅動單元、微傳感單元或試樣集成在同一芯片上,通過微驅動單元對試樣施加載荷,微位移與微力檢測單元檢測試樣變形與加載力,進面獲取試樣的力學性能。納米力學測試可以應用于納米材料的力學模擬和仿真,加速納米材料的研發(fā)和應用過程。深圳高校納米力學測試服務
在進行納米力學測試時,需要特別注意樣品的制備和處理過程,以避免引入誤差。四川納米力學壓痕測試
應用舉例:納米纖維拉伸測試,納米力學測試單軸拉伸測試是納米纖維定量力學分析較常見的方法。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。從應力-應變曲線計算得到混合納米纖維的平均屈服/極限拉伸強度為375MPa/706Mpa,金納米纖維的平均屈服/極限拉伸強度為451MPa/741Mpa。對單根納米纖維進行各種機械性能的定量測試需要通用性極高的儀器。這類設備必須能進行納米機器人制樣和力學測試。并且由于納米纖維軸向形變(延長)小,高位移分辨率和優(yōu)異的位置穩(wěn)定性(位置漂移?。τ诰_一定測量是至關重要的。四川納米力學壓痕測試
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