湖北納米力學(xué)性能測(cè)試

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(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。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圍產(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)試可以應(yīng)用于納米材料的質(zhì)量控制和品質(zhì)檢測(cè)，確保產(chǎn)品符合規(guī)定的力學(xué)性能要求。湖北納米力學(xué)性能測(cè)試

AFAM 利用探針和樣品之間的接觸共振進(jìn)行測(cè)試，基于對(duì)探針的動(dòng)力學(xué)特性以及針尖樣品之間的接觸力學(xué)行為分析，可以通過對(duì)探針接觸共振頻率、品質(zhì)因子、振幅、相位等響應(yīng)信息的測(cè)量，實(shí)現(xiàn)被測(cè)樣品力學(xué)性能的定量化表征。AFAM 不只可以獲得樣品表面納米尺度的形貌特征，還可以測(cè)量樣品表面或亞表面的納米力學(xué)特性。AFAM 屬于近場聲學(xué)成像技術(shù)，它克服了傳統(tǒng)聲學(xué)成像中聲波半波長對(duì)成像分辨率的限制，其分辨率取決于探針針尖與測(cè)試樣品之間的接觸半徑大小。AFM 探針的針尖半徑很小(5~50 nm)，且施加在樣品上的作用力也很小(一般為幾納牛到幾微牛)，因此AFAM 的空間分辨率極高，其橫向分辨率與普通AFM 一樣可以達(dá)到納米量級(jí)。與納米壓痕技術(shù)相比，AFAM 在分辨率方面具有明顯的優(yōu)勢(shì)，通常認(rèn)為其測(cè)試過程是無損的。此外，AFAM 在成像質(zhì)量和速度方面均明顯優(yōu)于納米壓痕。目前，AFAM 已經(jīng)普遍應(yīng)用于納米復(fù)合材料、智能材料、生物材料、納米材料和薄膜系統(tǒng)等各種先進(jìn)材料領(lǐng)域。湖北納米力學(xué)性能測(cè)試納米力學(xué)測(cè)試需要使用專屬的納米力學(xué)測(cè)試儀器，如納米壓痕儀和納米拉伸儀等。

納米壓痕技術(shù)，納米壓痕技術(shù)是一種直接測(cè)量材料硬度和彈性模量的方法。該方法通過在納米尺度下施加一個(gè)小的壓痕負(fù)荷，通過測(cè)量壓痕的深度和形狀來推算材料的力學(xué)性質(zhì)。納米壓痕技術(shù)一般使用壓痕儀進(jìn)行測(cè)試。在進(jìn)行納米壓痕測(cè)試時(shí)，樣品通常需要進(jìn)行前處理，例如制備平整的表面或進(jìn)行退火處理。測(cè)試過程中，將頂端負(fù)載在材料表面上，并控制負(fù)載的大小和施加時(shí)間。然后，通過測(cè)量壓痕的深度和直徑來計(jì)算材料的硬度和彈性模量。納米壓痕技術(shù)普遍應(yīng)用于納米硬度測(cè)試、薄膜力學(xué)性質(zhì)研究等領(lǐng)域。

納米纖維已經(jīng)展現(xiàn)出各種有趣的特性，除了高比表面積-體積比，納米纖維相比于塊狀材料，沿主軸方向有更突出的力學(xué)特性。因此納米纖維在復(fù)合材料、纖維、支架（組織工程學(xué)）、藥物輸送、創(chuàng)傷敷料或紡織業(yè)等領(lǐng)域是一種非常有應(yīng)用前景的材料。納米纖維機(jī)械性能（剛度、彈性變形范圍、極限強(qiáng)度、韌性）的定量表征對(duì)理解其在目標(biāo)應(yīng)用中的性能非常重要，而測(cè)量這些參數(shù)需要高度專業(yè)畫的儀器，必須具備以下功能：以亞納米的分辨率測(cè)量非常小的變形；在測(cè)量的時(shí)間量程（例如100 s）內(nèi)在納米級(jí)的位移下保持高度穩(wěn)定的測(cè)量系統(tǒng)；以亞納米分辨率測(cè)量微小力；處理（撿取-放置）納米纖維并將其放置在機(jī)械測(cè)試儀器上。納米力學(xué)測(cè)試可以幫助研究人員了解納米材料的疲勞行為，從而改進(jìn)納米材料的設(shè)計(jì)和制備工藝。

目前納米壓痕在科研界和工業(yè)界都得到了普遍的應(yīng)用，但是它仍然存在一些難以克服的缺點(diǎn)，比如納米壓痕實(shí)際上是對(duì)材料有損的測(cè)試，尤其是對(duì)于薄膜來說；其壓針的曲率半徑一般在50 nm 以上，由于分辨率的限制，不能對(duì)更小尺度的納米結(jié)構(gòu)進(jìn)行測(cè)試；納米壓痕的掃描功能不強(qiáng)，掃描速度相對(duì)較慢，無法捕捉材料在外場作用下動(dòng)態(tài)性能的變化。基于AFM 的納米力學(xué)測(cè)試方法是另一類被普遍應(yīng)用的測(cè)試方法。1986 年，Binnig 等發(fā)明了頭一臺(tái)原子力顯微鏡(AFM)。AFM 克服了之前掃描隧道顯微鏡(STM) 只能對(duì)導(dǎo)電樣品或半導(dǎo)體樣品進(jìn)行成像的限制，可以實(shí)現(xiàn)對(duì)絕緣體材料表面原子尺度的成像，具有更普遍的應(yīng)用范圍。AFM 利用探針作為傳感器對(duì)樣品表面進(jìn)行測(cè)試，不只可以獲得樣品表面的形貌信息，還可以實(shí)現(xiàn)對(duì)材料微區(qū)物理、化學(xué)、力學(xué)等性質(zhì)的定量化測(cè)試。目前，AFM 普遍應(yīng)用于物理學(xué)、化學(xué)、材料學(xué)、生物醫(yī)學(xué)、微電子等眾多領(lǐng)域。在納米力學(xué)測(cè)試中，常用的儀器包括原子力顯微鏡、納米硬度儀等設(shè)備。山東納米力學(xué)測(cè)試服務(wù)

納米力學(xué)測(cè)試是一種用于研究納米尺度材料力學(xué)性質(zhì)的實(shí)驗(yàn)方法。湖北納米力學(xué)性能測(cè)試

經(jīng)過三十年的發(fā)展，目前科學(xué)家在AFM 基礎(chǔ)上實(shí)現(xiàn)了多種測(cè)量和表征材料不同性能的應(yīng)用模式。利用原子力顯微鏡，人們實(shí)現(xiàn)了對(duì)化學(xué)反應(yīng)前后化學(xué)鍵變化的成像，研究了化學(xué)鍵的角對(duì)稱性質(zhì)以及分子的側(cè)向剛度。Ternes 等測(cè)量了在材料表面移動(dòng)單個(gè)原子所需要施加的作用力。各種不同的應(yīng)用模式可以獲得被測(cè)樣品表面納米尺度力、熱、聲、電、磁等各個(gè)方面的性能。基于AFM 的定量化納米力學(xué)測(cè)試方法主要有力—距離曲線測(cè)試、掃描探針聲學(xué)顯微術(shù)和基于輕敲模式的動(dòng)態(tài)多頻技術(shù)。湖北納米力學(xué)性能測(cè)試