廣西工業(yè)納米力學測試方法

納米壓痕法：納米壓痕硬度法是一類測量材料表面力學性能 的先進技術。其原理是在加載過程中 試樣表面在壓頭作用下首先發(fā)生彈性變形，隨著載荷的增加試樣開始發(fā)生塑性變形，加載曲線呈非線性，卸載曲線反映被測物體的彈性恢復過程。通過分析加卸載曲線可以得到材料的硬度和彈性模量等參量。納米壓痕法不只可以測量材料的硬度和彈性模量，還可以根據(jù)壓頭壓縮過程中脆性材料產生的裂紋估算材料的斷裂韌性，根據(jù)材料的位移壓力曲線與時間的相關性獲悉材料的蠕變特性。除此之外，納米壓痕法還用于納米膜厚度、微結構，如微梁的剛度與撓度等的測量。納米力學測試可以解決納米材料在微納尺度下的力學問題，為納米器件的設計和制造提供支持。廣西工業(yè)納米力學測試方法

摘要 隨著科學技術的發(fā)展進步，材料的研發(fā)和生產應用進入了微納米尺度，微納米材料憑借其出色的性能被人們普遍應用于科研和生產生活的各方各面。與此同時，人們正深入研究探索微納米尺度的材料力學性能參數(shù)測量技術方法，以滿足微納米材料的飛速發(fā)展和應用需求。微納米力學測量技術的應用背景，隨著材料的研發(fā)生產和應用進入微納米尺度,以往的通過宏觀的力學測量手段已不適用于測量微納米薄膜和器件的力學性能參數(shù)的測量。近年來，微納米壓入和劃痕等力學測量手段隨著微納米材料的發(fā)展和應用，在半導體薄膜和器件、功能薄膜、新能源材料、生物材料等領域應用愈發(fā)普遍，因此亟待建立基于微納米尺度的材料力學性能參數(shù)測量的技術體系。廣西工業(yè)納米力學測試方法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(xiàn)具有重要參考價值。

電子/離子束云紋法和電鏡掃描云紋法，利用電子/離子東抗蝕劑制作出10000線/mm的電子/離子東云紋光柵,這種光柵的應用頻率范圍為40~20000線/mm,柵線的較小寬度可達到幾十納米。電鏡掃描條紋的倍增技術用于單晶材料納米級變形測量。其原理是:在測量中,單晶材料的晶格結構由透射電鏡(TEM)采集并記錄在感光膠片上作為試件柵,以幾何光柵為參考柵,較終通過透射電鏡放大倍數(shù)與試件柵的頻率關系對上述兩柵的干涉云紋進行分析,即可獲得單晶材料表面微小的應變場。STM/晶格光柵云紋法，隧道顯微鏡(STM)納米云紋法是測量表面位移的新技術。測量中,把掃描隧道顯微鏡的探針掃描線作為參考柵,把物質原子晶格柵結構作為試件柵,然后對這兩組柵線干涉形成的云紋進行納米級變形測量。運用該方法對高定向裂解石墨的納米級變形應變進行測試,得到隨掃描范圍變化的應變場。

納米力學從研究的手段上可分為納觀計算力學和納米實驗力學。納米計算力學包括量子力學計算方法、分子動力學計算和跨層次計算等不同類型的數(shù)值模擬方法。納米實驗力學則有兩層含義:一是以納米層次的分辨率來測量力學場，即所謂的材料納觀實驗力學;二是對特征尺度為1-100nm之間的微細結構進行的實驗力學研究，即所謂的納米材料實驗力學。納米實驗力學研究有兩種途徑:一是對常規(guī)的硬度測試技術、云紋法等宏觀力學測試技術進行改造，使它們能適應納米力學測量的需要;另一類是創(chuàng)造如原子力顯微鏡、摩擦力顯微鏡等新的納米力學測量技術建立新原理、新方法。納米力學測試可以解決納米材料在高溫、低溫和高壓等極端環(huán)境下的力學問題，提高納米材料的穩(wěn)定性和可靠性。

研究液相環(huán)境下的流體載荷對探針振動產生的影響可以將AFAM 定量化測試應用范圍擴展至液相環(huán)境。液相環(huán)境下增加的流體質量載荷和流體阻尼使探針振動的共振頻率和品質因子都較大程度上減小。Parlak 等采用簡單的解析模型考慮流體質量載荷和流體阻尼效應，可以在液相環(huán)境下從探針的接觸共振頻率導出針尖樣品的接觸剛度值。Tung 等通過嚴格的理論推導，提出通過重構流體動力學函數(shù)的方法，將流體慣性載荷效應進行分離。此方法不需要預先知道探針的幾何尺寸及材料特性，也不需要了解周圍流體的力學性能。納米力學測試是一種用于研究納米尺度材料力學性質的實驗方法。廣西工業(yè)納米力學測試方法

納米力學測試的結果可以為新材料的設計和應用提供重要參考。廣西工業(yè)納米力學測試方法

用戶可設計自定義的測試程序和測試模式：①FT-NTP納米力學測試平臺,是一個5軸納米機器人系統(tǒng),能夠在絕大部分全尺寸的SEM中對微納米結構進行精確的納米力學測試。②FT-nMSC模塊化系統(tǒng)控制器,其連接納米力學測試平臺,同步采集力和位移數(shù)據(jù)。其較大特點是該控制器提供硬。件級別的傳感器保護模式,防止微力傳感探針和微鑷子的力學過載。③FT-nHCM手動控制模塊,其配置的兩個操控桿方便手動控制納米力學測試平臺。④帶接線口的SEM法蘭,實現(xiàn)模塊化系統(tǒng)控制器和納米力學測試平臺的通訊。廣西工業(yè)納米力學測試方法