核工業(yè)納米力學(xué)測(cè)試模塊

AFAM 方法較早是由德國佛羅恩霍夫無損檢測(cè)研究所Rabe 等在1994 年提出的。1996 年Rabe 等詳細(xì)分析了探針自由狀態(tài)以及針尖與樣品表面接觸情況下微懸臂的動(dòng)力學(xué)特性，建立了針尖與樣品接觸時(shí)共振頻率與接觸剛度之間的定量化關(guān)系。之后，他們還給出了考慮針尖與樣品側(cè)向接觸、針尖高度及微懸臂傾角影響的微懸臂振動(dòng)特征方程。他們?cè)谶@方面的主要工作奠定了AFAM 定量化測(cè)試的理論基礎(chǔ)。Reinstaedtler 等利用光學(xué)干涉法對(duì)探針懸臂梁的振動(dòng)模態(tài)進(jìn)行了測(cè)量。Turner 等采用解析方法和數(shù)值方法對(duì)比了針尖樣品之間分別存在線性和非線性相互作用時(shí)，點(diǎn)質(zhì)量模型和Euler-Bernoulli 梁模型描述懸臂梁動(dòng)態(tài)特性的異同。碳納米管、石墨烯等納米材料，因獨(dú)特力學(xué)性能，備受關(guān)注。核工業(yè)納米力學(xué)測(cè)試模塊

納米劃痕法，納米劃痕硬度計(jì)主要是通過測(cè)量壓頭在法向和切向上的載荷和位移的連續(xù)變化過程，進(jìn)而研究材料的摩擦性能、塑性性能和斷裂性能的。納米劃痕儀器的設(shè)計(jì)主要有兩種方案 納米劃痕計(jì)和壓痕計(jì)，合二為一即劃痕計(jì)的法向力和壓痕深度由高分辨率的壓痕計(jì)提供，同時(shí)記錄勻速移動(dòng)的試樣臺(tái)的位移，使壓頭沿試樣表面進(jìn)行刻劃，切向力由壓桿上的兩個(gè)相互垂直的力傳感器測(cè)量納米劃痕硬度計(jì)和壓痕計(jì)相互單獨(dú)。納米劃痕硬度計(jì)，不只可以研究材料的摩擦磨損行為，還普遍應(yīng)用于薄膜的粘著失效和黏彈行為。對(duì)刻劃材料來說，不只載荷和壓入深度是重要的參數(shù)，而且殘余劃痕的深度、寬度、凸起的高度在研究接觸壓力和實(shí)際摩擦也是十分重要的。目前，該類儀器已普遍應(yīng)用于各種電子薄膜、汽車噴漆、膠卷、光學(xué)鏡 頭、磁盤、化妝品(指甲油和口紅)等的質(zhì)量檢測(cè)。黑龍江納米力學(xué)測(cè)試技術(shù)納米力學(xué)測(cè)試還可以用于研究納米結(jié)構(gòu)材料的斷裂行為和變形機(jī)制。

有限元數(shù)值分析方面，Hurley 等分別基于解析模型和有限元模型兩種數(shù)據(jù)分析方法測(cè)量了鈮薄膜的壓入模量，并進(jìn)行了對(duì)比。Espinoza-Beltran 等考慮探針微懸臂的傾角、針尖高度、梯形橫截面、材料各向異性等的影響，給出了一種將實(shí)驗(yàn)測(cè)試和有限元優(yōu)化分析相結(jié)合，確定針尖樣品面外和面內(nèi)接觸剛度的方法。有限元分析方法綜合考慮了實(shí)際情況中的多種影響因素，精度相對(duì)較高。Kopycinska-Muller 等研究了AFAM 測(cè)試過程中針尖樣品微納米尺度下的接觸力學(xué)行為。Killgore 等提出了一種通過檢測(cè)探針接觸共振頻率變化對(duì)針尖磨損進(jìn)行連續(xù)測(cè)量的方法。

納米硬度計(jì)主要由移動(dòng)線圈、加載單元、金剛石壓頭和控制單元4部分組成。壓頭及其所在軸的運(yùn)動(dòng)由移動(dòng)線圈控制，改變線圈電流的大小即可實(shí)現(xiàn)壓頭的軸向位移，帶動(dòng)壓頭垂直壓向試件表面，在試件表面產(chǎn)生壓力。移動(dòng)線圈設(shè)計(jì)的關(guān)鍵在于既要滿足較大量程的需要，還必須有很高的分辨率，以實(shí)現(xiàn)納米級(jí)的位移和精確測(cè)量。壓頭載荷的測(cè)量和控制是通過應(yīng)變儀來實(shí)現(xiàn)的。應(yīng)變儀發(fā)出的信號(hào)再反饋到移動(dòng)線圈上．如此可進(jìn)行閉環(huán)控制，以實(shí)現(xiàn)限定載荷和壓深痕實(shí)驗(yàn)。整個(gè)壓入過程完全由微機(jī)自動(dòng)控制進(jìn)行。可在線測(cè)量位移與相應(yīng)的載荷，并建立兩者之間的關(guān)系壓頭大多為金剛石壓頭，常用的壓頭有Berkovich壓頭、Cube Corner壓頭和Conical壓頭。納米力學(xué)測(cè)試在生物醫(yī)學(xué)領(lǐng)域，助力研究細(xì)胞力學(xué)行為，揭示疾病發(fā)生機(jī)制。

用戶可設(shè)計(jì)自定義的測(cè)試程序和測(cè)試模式：①FT-NTP納米力學(xué)測(cè)試平臺(tái),是一個(gè)5軸納米機(jī)器人系統(tǒng),能夠在絕大部分全尺寸的SEM中對(duì)微納米結(jié)構(gòu)進(jìn)行精確的納米力學(xué)測(cè)試。②FT-nMSC模塊化系統(tǒng)控制器,其連接納米力學(xué)測(cè)試平臺(tái),同步采集力和位移數(shù)據(jù)。其較大特點(diǎn)是該控制器提供硬。件級(jí)別的傳感器保護(hù)模式,防止微力傳感探針和微鑷子的力學(xué)過載。③FT-nHCM手動(dòng)控制模塊,其配置的兩個(gè)操控桿方便手動(dòng)控制納米力學(xué)測(cè)試平臺(tái)。④帶接線口的SEM法蘭,實(shí)現(xiàn)模塊化系統(tǒng)控制器和納米力學(xué)測(cè)試平臺(tái)的通訊。納米力學(xué)測(cè)試技術(shù)的發(fā)展為納米材料在能源、環(huán)保等領(lǐng)域的應(yīng)用提供了更多可能性。重慶工業(yè)納米力學(xué)測(cè)試模塊

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)。核工業(yè)納米力學(xué)測(cè)試模塊

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發(fā)的雙波長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)。核工業(yè)納米力學(xué)測(cè)試模塊

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