海南原位納米力學(xué)測(cè)試

電子/離子束云紋法和電鏡掃描云紋法，利用電子/離子?xùn)|抗蝕劑制作出10000線(xiàn)/mm的電子/離子?xùn)|云紋光柵,這種光柵的應(yīng)用頻率范圍為40~20000線(xiàn)/mm,柵線(xiàn)的較小寬度可達(dá)到幾十納米。電鏡掃描條紋的倍增技術(shù)用于單晶材料納米級(jí)變形測(cè)量。其原理是:在測(cè)量中,單晶材料的晶格結(jié)構(gòu)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(guò)透射電鏡放大倍數(shù)與試件柵的頻率關(guān)系對(duì)上述兩柵的干涉云紋進(jìn)行分析,即可獲得單晶材料表面微小的應(yīng)變場(chǎng)。STM/晶格光柵云紋法，隧道顯微鏡(STM)納米云紋法是測(cè)量表面位移的新技術(shù)。測(cè)量中,把掃描隧道顯微鏡的探針掃描線(xiàn)作為參考柵,把物質(zhì)原子晶格柵結(jié)構(gòu)作為試件柵,然后對(duì)這兩組柵線(xiàn)干涉形成的云紋進(jìn)行納米級(jí)變形測(cè)量。運(yùn)用該方法對(duì)高定向裂解石墨的納米級(jí)變形應(yīng)變進(jìn)行測(cè)試,得到隨掃描范圍變化的應(yīng)變場(chǎng)。摩擦學(xué)測(cè)試在納米力學(xué)領(lǐng)域具有重要地位，為減少能源損耗提供解決方案。海南原位納米力學(xué)測(cè)試

納米硬度計(jì)主要由移動(dòng)線(xiàn)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(xiàn)圈控制，改變線(xiàn)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(xiàn)圈設(shè)計(jì)的關(guān)鍵在于既要滿(mǎn)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(guò)應(yīng)變儀來(lái)實(shí)現(xiàn)的。應(yīng)變儀發(fā)出的信號(hào)再反饋到移動(dòng)線(xiàn)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(guò)程完全由微機(jī)自動(dòng)控制進(jìn)行?？稍诰€(xiàn)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。四川表面微納米力學(xué)測(cè)試哪家好納米力學(xué)測(cè)試在航空航天領(lǐng)域，為超輕、強(qiáng)度高材料研發(fā)提供支持。

納米科學(xué)與技術(shù)是近二十年來(lái)發(fā)展起來(lái)的一門(mén)前沿和交叉學(xué)科，納米力學(xué)作為其中的一個(gè)分支，對(duì)其他分支學(xué)科如納米材料學(xué)、物理學(xué)、生物醫(yī)學(xué)等都有著重要的支撐作用。下面簡(jiǎn)要介紹一下目前應(yīng)用較普遍的兩類(lèi)微納米力學(xué)測(cè)試方法：納米壓痕方法和基于原子力顯微鏡的納米力學(xué)測(cè)試方法。納米壓痕是20 世紀(jì)90 年代初期快速發(fā)展起來(lái)的一種微納米力學(xué)測(cè)試方法，是研究微納米尺度材料力學(xué)性能的重要方法之一，在科研和工業(yè)領(lǐng)域都有著普遍的應(yīng)用。納米壓痕的壓入深度在一般在納米量級(jí)，遠(yuǎn)小于傳統(tǒng)壓痕的微米或毫米量級(jí)。限于光學(xué)顯微鏡的分辨率，無(wú)法直接對(duì)納米壓痕的尺寸進(jìn)行精確測(cè)量。

Berkovich壓頭是納米壓痕硬度計(jì)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(shí)驗(yàn)。目前，該類(lèi)壓頭的加工水平：端部半徑50nm，典型值約40nm，中心線(xiàn)和面的夾角精度為J=0.025°。在納米壓痕硬度測(cè)量中，Berkovich壓頭是一種理想的壓頭。優(yōu)點(diǎn)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(gè)面相互垂直，像立方體的一個(gè)角，故取此名稱(chēng)。壓頭越尖，就會(huì)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?chē)a(chǎn)生很小的規(guī)則裂紋，這樣的裂紋能在相當(dāng)小的范圍內(nèi)用來(lái)估計(jì)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(duì)稱(chēng)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(shí)驗(yàn)中很少使用。納米力學(xué)測(cè)試可用于研究納米顆粒在膠體、液態(tài)等介質(zhì)中的相互作用行為。

微納米材料研究中用到的一些現(xiàn)代測(cè)試技術(shù)：電子顯微法，電子顯微技術(shù)是以電子顯微鏡為研究手段來(lái)分析材料的一種技術(shù)。電子顯微鏡擁有高于光學(xué)顯微鏡的分辨率，可以放大幾十倍到幾十萬(wàn)倍的范圍，在實(shí)驗(yàn)研究中具有不可替代的意義，推動(dòng)了眾多領(lǐng)域研究的進(jìn)程。電子顯微技術(shù)的光源為電子束，通過(guò)磁場(chǎng)聚焦成像或者靜電場(chǎng)的分析技術(shù)才達(dá)成高分辨率的效果、利用電子顯微鏡可以得到聚焦清晰的圖像， 有利于研究人員對(duì)于實(shí)驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行觀(guān)察分析。納米力學(xué)測(cè)試可以揭示納米材料在受力過(guò)程中的微觀(guān)結(jié)構(gòu)變化和能量耗散機(jī)制。海南原位納米力學(xué)測(cè)試

納米力學(xué)測(cè)試的結(jié)果可以為納米材料的安全性和可靠性評(píng)估提供重要依據(jù)。海南原位納米力學(xué)測(cè)試

微納米材料力學(xué)性能測(cè)試系統(tǒng)可移動(dòng)范圍：250mm x 150mm；步長(zhǎng)分辨率：50nm；Encoder 分辨率：500nm；較大移動(dòng)速率：30mm/S；Z stage?？梢苿?dòng)范圍：50mm；步長(zhǎng)分辨率：3nm；較大移動(dòng)速率：1.9mm/S。原位成像掃描范圍。XY 方向：60μm x 60μm；Z 方向：4μm；成像分辨率：256 x 256 像素點(diǎn)；掃描速率：3Hz；壓頭原位的位置控制精度：＜+/-10nm；較大樣品尺寸：150mm- 200mm。納米壓痕試驗(yàn)：測(cè)試硬度及彈性模量（包括隨著連續(xù)壓入深度的變化獲得硬度和彈性模量的分布）以及斷裂韌性、蠕變、應(yīng)力釋放等。 納米劃痕試驗(yàn)：獲得摩擦系數(shù)、臨界載荷、膜基結(jié)合性質(zhì)。納米摩擦磨損試驗(yàn) ：評(píng)價(jià)抗磨損能力。在壓痕、劃痕、磨損前后的SPM原位掃描探針成像: 獲得微區(qū)的形貌組織結(jié)構(gòu)。海南原位納米力學(xué)測(cè)試