重慶紡織納米力學(xué)測(cè)試

量子效應(yīng)也決定納米結(jié)構(gòu)新的電，光和化學(xué)性質(zhì)。因此量子效應(yīng)在鄰近的納米科學(xué)，納米技術(shù)，如納米電子學(xué)，先進(jìn)能源系統(tǒng)和納米生物技術(shù)學(xué)科范圍得到更多注意。納米測(cè)量技術(shù)是利用改制的掃描隧道顯微鏡進(jìn)行微形貌測(cè)量，這個(gè)技術(shù)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。安全一直是必須認(rèn)真考慮的問(wèn)題。電測(cè)量工具會(huì)輸出有危險(xiǎn)的、甚至是致命的電壓和電流。清楚儀器使用中何時(shí)會(huì)發(fā)生這些情形顯得極為重要，只有這樣人們才能采取恰當(dāng)?shù)陌踩婪妒侄巍Ｕ?qǐng)認(rèn)真閱讀并遵從各種工具附帶的安全指示。通過(guò)納米力學(xué)測(cè)試，可評(píng)估納米材料在極端環(huán)境下的可靠性。重慶紡織納米力學(xué)測(cè)試

本文中主要對(duì)當(dāng)今幾種主要材料納觀力學(xué)與納米材料力學(xué)特性測(cè)試方法:納米硬度技術(shù)、納米云紋技術(shù)、掃描力顯微鏡技術(shù)等進(jìn)行概述。納米硬度技術(shù)。隨著現(xiàn)代材料表面工程、微電子、集成微光機(jī)電 系統(tǒng)、生物和醫(yī)學(xué)材料的發(fā)展試樣本身或表面改性層厚度越來(lái)越小。傳統(tǒng)的硬度測(cè)量已無(wú)法滿足新材料研究的需要，于是納米硬度技術(shù)應(yīng)運(yùn)而生。納米硬度計(jì)是納米硬度測(cè)量的主要儀器，它是一種檢測(cè)材料微小體積內(nèi)力學(xué)性能的測(cè)試儀器，包括壓痕硬度和劃痕硬度兩種工作模式。由于壓痕或劃痕深度一般控制在微米甚至納米尺度，因此該類儀器已成為電子薄膜、涂層、材料表面及其改性的力學(xué)性能檢測(cè)的理想手段。它不需要將表層從基體上剝離，便可直接給出材料表層力學(xué)性質(zhì)的空間分布。海南核工業(yè)納米力學(xué)測(cè)試供應(yīng)納米力學(xué)測(cè)試能夠揭示材料表面的微觀結(jié)構(gòu)與性能之間的關(guān)系。

2005 年，中國(guó)科學(xué)院上海硅酸鹽研究所的曾華榮研究員在國(guó)內(nèi)率先單獨(dú)開(kāi)發(fā)出定頻成像模式的AFAM，但不能測(cè)量模量。隨后，同濟(jì)大學(xué)、北京工業(yè)大學(xué)等單位也對(duì)這種成像模式進(jìn)行了研究。2011 年初，我們研究組將雙頻共振追蹤技術(shù)用于AFAM，實(shí)現(xiàn)了快速的納米模量成像(一幅256×256 像素的圖像只需1~2min)，并對(duì)其準(zhǔn)確度和靈敏度進(jìn)行了系統(tǒng)研究。較近幾年，AFAM 引起了越來(lái)越多國(guó)內(nèi)外學(xué)者的關(guān)注。然而，相對(duì)于其他AFM 模式，AFAM 的測(cè)量原理涉及梁振動(dòng)力學(xué)和接觸力學(xué)，初學(xué)者不容易掌握。

納米力學(xué)從研究的手段上可分為納觀計(jì)算力學(xué)和納米實(shí)驗(yàn)力學(xué)。納米計(jì)算力學(xué)包括量子力學(xué)計(jì)算方法、分子動(dòng)力學(xué)計(jì)算和跨層次計(jì)算等不同類型的數(shù)值模擬方法。納米實(shí)驗(yàn)力學(xué)則有兩層含義:一是以納米層次的分辨率來(lái)測(cè)量力學(xué)場(chǎng)，即所謂的材料納觀實(shí)驗(yàn)力學(xué);二是對(duì)特征尺度為1-100nm之間的微細(xì)結(jié)構(gòu)進(jìn)行的實(shí)驗(yàn)力學(xué)研究，即所謂的納米材料實(shí)驗(yàn)力學(xué)。納米實(shí)驗(yàn)力學(xué)研究有兩種途徑:一是對(duì)常規(guī)的硬度測(cè)試技術(shù)、云紋法等宏觀力學(xué)測(cè)試技術(shù)進(jìn)行改造，使它們能適應(yīng)納米力學(xué)測(cè)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(xué)測(cè)量技術(shù)建立新原理、新方法。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。

納米力學(xué)（Nanomechanics）是研究納米范圍物理系統(tǒng)的基本力學(xué)（彈性，熱和動(dòng)力過(guò)程）的一個(gè)分支。納米力學(xué)為納米技術(shù)提供科學(xué)基礎(chǔ)。作為基礎(chǔ)科學(xué)，納米力學(xué)以經(jīng)驗(yàn)原理（基本觀察）為基礎(chǔ)，包括：一般力學(xué)原理和物體變小而出現(xiàn)的一些特別原理。納米力學(xué)（Nanomechanics）是研究納米范圍物理系統(tǒng)基本力學(xué)性質(zhì)（彈性，熱和動(dòng)力過(guò)程）的納米科學(xué)的一個(gè)分支。納米力學(xué)為納米技術(shù)提供了科學(xué)基礎(chǔ)。納米力學(xué)是經(jīng)典力學(xué)，固態(tài)物理，統(tǒng)計(jì)力學(xué)，材料科學(xué)和量子化學(xué)等的交叉學(xué)科。測(cè)試內(nèi)容豐富多樣，包括硬度、彈性模量、摩擦系數(shù)等，助力材料研究。重慶紡織納米力學(xué)測(cè)試

原子力顯微鏡（AFM）在納米力學(xué)測(cè)試中發(fā)揮著重要作用，可實(shí)現(xiàn)高分辨率成像。重慶紡織納米力學(xué)測(cè)試

國(guó)內(nèi)的江西省科學(xué)院、清華大學(xué)、南昌大學(xué)等采用掃描探針顯微鏡系列，如掃描隧道顯微鏡、原子力顯微鏡等，對(duì)高精度納米和亞納米量級(jí)的光學(xué)超光滑表面的粗糙度和微輪廓進(jìn)行測(cè)量研究。天津大學(xué)劉安偉等在量子隧道效應(yīng)的基礎(chǔ)上，建立了適用于平坦表面的掃描隧道顯微鏡微輪廓測(cè)量的數(shù)學(xué)模型，仿真結(jié)果較好地反映了掃描隧道顯微鏡對(duì)樣品表面輪廓的測(cè)量過(guò)程。清華大學(xué)李達(dá)成等研制成功在線測(cè)量超光滑表面粗糙度的激光外差干涉儀，該儀器以穩(wěn)頻半導(dǎo)體激光器作為光源，共光路設(shè)計(jì)提高了抗外界環(huán)境干擾的能力，其縱向和橫向分辨率分別為0．39nm和0．73μm。李巖等提出了一種基于頻率分裂激光器光強(qiáng)差法的納米測(cè)量原理。重慶紡織納米力學(xué)測(cè)試