湖南新能源納米力學測試方法

對納米元器件的電測量——電壓、電阻和電流——都帶來了一些特有的困難，而且本身容易產(chǎn)生誤差。研發(fā)涉及量子水平上的材料與元器件，這也給人們的電學測量工作帶來了種種限制。在任何測量中，靈敏度的理論極限是由電路中的電阻所產(chǎn)生的噪聲來決定的。電壓噪聲[1]與電阻的方根、帶寬和一定溫度成正比。高的源電阻限制了電壓測量的理論靈敏度[2]。雖然完全可能在源電阻抗為1W的情況下對1mV的信號進行測量，但在一個太歐姆的信號源上測量同樣的1mV的信號是現(xiàn)實的。碳納米管、石墨烯等納米材料，因獨特力學性能，備受關注。湖南新能源納米力學測試方法

研究液相環(huán)境下的流體載荷對探針振動產(chǎn)生的影響可以將AFAM 定量化測試應用范圍擴展至液相環(huán)境。液相環(huán)境下增加的流體質量載荷和流體阻尼使探針振動的共振頻率和品質因子都較大程度上減小。Parlak 等采用簡單的解析模型考慮流體質量載荷和流體阻尼效應，可以在液相環(huán)境下從探針的接觸共振頻率導出針尖樣品的接觸剛度值。Tung 等通過嚴格的理論推導，提出通過重構流體動力學函數(shù)的方法，將流體慣性載荷效應進行分離。此方法不需要預先知道探針的幾何尺寸及材料特性，也不需要了解周圍流體的力學性能。江西高校納米力學測試供應商原子力顯微鏡（AFM）在納米力學測試中發(fā)揮著重要作用，可實現(xiàn)高分辨率成像。

用戶可設計自定義的測試程序和測試模式：①FT-NTP納米力學測試平臺,是一個5軸納米機器人系統(tǒng),能夠在絕大部分全尺寸的SEM中對微納米結構進行精確的納米力學測試。②FT-nMSC模塊化系統(tǒng)控制器,其連接納米力學測試平臺,同步采集力和位移數(shù)據(jù)。其較大特點是該控制器提供硬。件級別的傳感器保護模式,防止微力傳感探針和微鑷子的力學過載。③FT-nHCM手動控制模塊,其配置的兩個操控桿方便手動控制納米力學測試平臺。④帶接線口的SEM法蘭,實現(xiàn)模塊化系統(tǒng)控制器和納米力學測試平臺的通訊。

目前納米壓痕在科研界和工業(yè)界都得到了普遍的應用，但是它仍然存在一些難以克服的缺點，比如納米壓痕實際上是對材料有損的測試，尤其是對于薄膜來說；其壓針的曲率半徑一般在50 nm 以上，由于分辨率的限制，不能對更小尺度的納米結構進行測試；納米壓痕的掃描功能不強，掃描速度相對較慢，無法捕捉材料在外場作用下動態(tài)性能的變化。基于AFM 的納米力學測試方法是另一類被普遍應用的測試方法。1986 年，Binnig 等發(fā)明了頭一臺原子力顯微鏡(AFM)。AFM 克服了之前掃描隧道顯微鏡(STM) 只能對導電樣品或半導體樣品進行成像的限制，可以實現(xiàn)對絕緣體材料表面原子尺度的成像，具有更普遍的應用范圍。AFM 利用探針作為傳感器對樣品表面進行測試，不只可以獲得樣品表面的形貌信息，還可以實現(xiàn)對材料微區(qū)物理、化學、力學等性質的定量化測試。目前，AFM 普遍應用于物理學、化學、材料學、生物醫(yī)學、微電子等眾多領域。納米力學測試可以幫助研究人員了解納米材料的變形和斷裂機制，為納米材料的設計和優(yōu)化提供指導。

樣品制備，納米力學測試納米纖維的拉伸測試前需要復雜的樣品制備過程，因此FT-NMT03納米力學測試具備微納操作的功能，納米力學測試利用力傳感微鑷或者微力傳感器可以對單根納米纖維進行五個自由度的拾取-放置操作（閉環(huán)）?？梢允褂镁劢闺x子束（FIB）沉積或電子束誘導沉積（EBID）對樣品進行固定。納米力學測試這種結合了電-機械測量和納米加工的技術為大多數(shù)納米力學測試應用提供了完美的解決方案。SEM/FIB集成，得益于FT-NMT03納米力學測試系統(tǒng)的緊湊尺寸（71×100×35mm），該系統(tǒng)可以與市面上絕大多數(shù)的全尺寸SEM/FIB結合使用，在樣品臺上安裝和拆卸該系統(tǒng)十分簡便，只需幾分鐘。此外，由于FT-NMT03納米力學測試的獨特設計（無基座、開放式），納米力學測試體系統(tǒng)可以和電子背向散射衍射儀（EBSD）和掃描透射電子顯微鏡（STEM）技術兼容。納米力學測試的結果可以為納米材料的安全性和可靠性評估提供重要依據(jù)。湖南新能源納米力學測試方法

納米力學測試的結果對于預測納米材料在實際應用中的表現(xiàn)具有重要參考價值。湖南新能源納米力學測試方法

除了采用彎曲振動模式進行測量外，Reinstadtler 等給出了探針扭轉振動模式測量側向接觸剛度的理論基礎。通過同時測量探針微懸臂的彎曲振動和扭轉振動，Hurley 和Turner提出了一種同時測量各向同性材料楊氏模量、剪切模量和泊松比的方法。Killgore 等提出了利用軟探針的高階模態(tài)進行AFAM 定量化測試的方法，可以使探針施加在樣品上的力減小到10 nN，極大地擴展了這一方法的應用范圍。Killgore 和Hurley提出了一種新的脈沖接觸共振的方法，將接觸共振與脈沖力模式相結合，不只能測量探針的接觸共振頻率和品質因子，還可以測量針尖樣品之間黏附力的大小。湖南新能源納米力學測試方法