廣西半導(dǎo)體納米力學測試應(yīng)用

Berkovich壓頭是納米壓痕硬度計中較常用的。它可以加工得很尖，而且?guī)缀涡螤钤诤苄〕叨葍?nèi)保持自相似，適合于小尺度的壓痕實驗。目前，該類壓頭的加工水平：端部半徑50nm，典型值約40nm，中心線和面的夾角精度為J=0.025°。在納米壓痕硬度測量中，Berkovich壓頭是一種理想的壓頭。優(yōu)點包括：易獲得好的加工質(zhì)量，很小載荷就能產(chǎn)生塑性，能減小摩擦的影響。Cube-corner壓頭因其三個面相互垂直，像立方體的一個角，故取此名稱。壓頭越尖，就會在接觸區(qū)內(nèi)產(chǎn)生理想的應(yīng)力和應(yīng)變。目前，該種壓頭主要用于斷裂韌性(fracture toughness)的研究。它能在脆性材料的壓痕周圍產(chǎn)生很小的規(guī)則裂紋，這樣的裂紋能在相當小的范圍內(nèi)用來估計斷裂韌性。錐形壓頭圓錐具有尖的自相似幾何形狀，從模型角度常利用它的軸對稱特性，納米壓痕硬度的許多模型均基于圓錐壓痕。由于難以加工出尖的圓錐金剛石壓頭，它在小尺度實驗中很少使用。納米力學測試的結(jié)果對于預(yù)測納米材料在實際應(yīng)用中的表現(xiàn)具有重要參考價值。廣西半導(dǎo)體納米力學測試應(yīng)用

德國：T．Gddenhenrich等研制了電容式位移控制微懸臂原子力顯微鏡。在PTB進行了一系列稱為1nm級尺寸精度的計劃項目，這些研究包括：①．提高直線和角度位移的計量；②．研究高分辨率檢測與表面和微結(jié)構(gòu)之間的物理相互作用，從而給出微形貌、形狀和尺寸的測量。已完成亞納米級的一維位移和微形貌的測量。中國計量科學研究院研制了用于研究多種微位移測量方法標準的高精度微位移差拍激光干涉儀。中國計量科學研究院、清華大學等研制了用于大范圍納米測量的差拍法―珀干涉儀，其分辨率為0．3nm，測量范圍±1．1μm，總不確定度優(yōu)于3．5nm。中國計量學院朱若谷提出了一種能補償環(huán)境影響、插入光纖傳光介質(zhì)的補償式光纖雙法布里―珀羅微位移測量系統(tǒng)，適合于納米級微位移測量，可用于檢定其它高精度位移傳感器、幾何量計量等。四川化工納米力學測試廠商納米力學測試可以應(yīng)用于納米材料的研究和開發(fā)，以及納米器件的設(shè)計和制造。

微納米纖維素，微納米纖維素材料在農(nóng)業(yè)、生物醫(yī)用材料等領(lǐng)域的普遍應(yīng)用。微納米纖維素水凝膠表現(xiàn)出各向異性的力學性能和優(yōu)良溶脹性能,可應(yīng)用于生物醫(yī)學和機器人等領(lǐng)域。其在納米尺度上表現(xiàn)出良好的形貌特征和優(yōu)異的力學性能?？辜毦鷮嶒灡砻?，該復(fù)合超細水凝膠纖維可有效殺滅陽性和陰性細菌菌株，同時對正常哺乳動物細 胞保持友好性。這種超細水凝膠微纖維可有效解決微生物威脅人類健康的問題。這種靈活的合成核殼復(fù)合超細水凝膠微纖維方法，具有重要的生物醫(yī)學應(yīng)用前景，同時該方法也可應(yīng)用于材料科學、組織工程和再生醫(yī)學等領(lǐng)域。

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)分析方法測量了鈮薄膜的壓入模量，并進行了對比。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，給出了一種將實驗測試和有限元優(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際情況中的多種影響因素，精度相對較高。Kopycinska-Muller 等研究了AFAM 測試過程中針尖樣品微納米尺度下的接觸力學行為。Killgore 等提出了一種通過檢測探針接觸共振頻率變化對針尖磨損進行連續(xù)測量的方法。利用納米力學測試，可以評估納米材料的可靠性和耐久性。

AFAM 方法較早是由德國佛羅恩霍夫無損檢測研究所Rabe 等在1994 年提出的。1996 年Rabe 等詳細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力學特性，建立了針尖與樣品接觸時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特征方程。他們在這方面的主要工作奠定了AFAM 定量化測試的理論基礎(chǔ)。Reinstaedtler 等利用光學干涉法對探針懸臂梁的振動模態(tài)進行了測量。Turner 等采用解析方法和數(shù)值方法對比了針尖樣品之間分別存在線性和非線性相互作用時，點質(zhì)量模型和Euler-Bernoulli 梁模型描述懸臂梁動態(tài)特性的異同。納米力學測試可以解決納米材料在制備和應(yīng)用過程中的力學問題，提高納米材料的性能和穩(wěn)定性。廣西半導(dǎo)體納米力學測試應(yīng)用

在納米尺度上，材料的力學性質(zhì)往往與其宏觀尺度下的性質(zhì)有明顯不同，因此納米力學測試具有重要意義。廣西半導(dǎo)體納米力學測試應(yīng)用

量子效應(yīng)也決定納米結(jié)構(gòu)新的電，光和化學性質(zhì)。因此量子效應(yīng)在鄰近的納米科學，納米技術(shù)，如納米電子學，先進能源系統(tǒng)和納米生物技術(shù)學科范圍得到更多注意。納米測量技術(shù)是利用改制的掃描隧道顯微鏡進行微形貌測量，這個技術(shù)已成功的應(yīng)用于石墨表面和生物樣本的納米級測量。安全一直是必須認真考慮的問題。電測量工具會輸出有危險的、甚至是致命的電壓和電流。清楚儀器使用中何時會發(fā)生這些情形顯得極為重要，只有這樣人們才能采取恰當?shù)陌踩婪妒侄?。請認真閱讀并遵從各種工具附帶的安全指示。廣西半導(dǎo)體納米力學測試應(yīng)用