將近場聲學和掃描探針顯微術相結合的掃描探針聲學顯微術是近些年來發(fā)展的納米力學測試方法。掃描探針聲學顯微術有多種應用模式,如超聲力顯微術(ultrasonic force microscopy,UFM)、原子力聲學顯微術(atomic force acoustic microscopy,AFAM)、超聲原子力顯微術(ultrasonic atomic force microscopy,UAFM),掃描聲學力顯微術(scanning acoustic force microscopy,SAFM)等。在以上幾種應用模式中,以基于接觸共振檢測的AFAM 和UAFM 這兩種方法應用較為普遍,有時也將它們統(tǒng)稱為接觸共振力顯微術(contact resonance force microscopy,CRFM)。在進行納米力學測試時,需要選擇合適的測試方法和參數(shù),以確保測試結果的準確性和可靠性。北京納米力學測試定制
借助原子力顯微鏡(AFM)的納米力學測試法,利用原子力顯微鏡探針的納米操縱能力對一維納米材料施加彎曲或拉伸載荷。施加彎曲載荷時,原子力顯微鏡探針作用在一維納米懸臂梁結構高自山端國雙固支結構的中心位置,彎曲撓度和載荷通過原子力顯微鏡探針懸曾梁的位移和懸臂梁的剛度獲取,依據(jù)連續(xù)力學理論,由試樣的載荷一撓度曲線獲得其彈性模量、強度和韌性等力學性能參數(shù)。這種方法加載機理簡單,相對拉伸法容易操作,缺點是原子力顯微鏡探針的尺寸與被測納米試樣相比較大,撓度較大時探針的滑動以及試樣中心位置的對準精度嚴重影響測試精度3、借助微機電系統(tǒng)(MEMS)技術的片上納米力學測試法基于 MEMS 的片上納米力學測試法采用 MEMS 微加工工藝將微驅動單元、微傳感單元或試樣集成在同一芯片上,通過微驅動單元對試樣施加載荷,微位移與微力檢測單元檢測試樣變形與加載力,進面獲取試樣的力學性能。北京納米力學測試定制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)。
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構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。
SFM納米力學測試。在掃描隧道顯微鏡(STM)發(fā)明以后,基于STM,人們又陸續(xù)發(fā)展一系列相似的掃描成像顯微技術,它們包括原子力顯微鏡(AFM)、摩擦力顯微鏡(FFM)、磁力顯微鏡、靜電力顯微等,統(tǒng)稱為掃描力顯微鏡(SFM)。由于這些掃描力顯微鏡成像的工作原理是基于探針與被測樣品之間的原子力、摩擦力、磁力或靜電力,因此,它們自然地成為測量探針與被測樣品之間微觀原子力、摩擦力、磁力或靜電力的有力工具。采用原子力顯微鏡對飽和鐵轉鐵蛋白和脫鐵轉鐵蛋白與轉鐵蛋白抗體之間的相互作用進行研究通過原子力顯微鏡對分子間力的曲線進行探測,比較飽和鐵轉鐵蛋白和脫鐵轉鐵蛋白與抗體之間的作用力的差異。在生物醫(yī)學領域,納米力學測試有助于了解細胞與納米材料的相互作用機制。
縱觀納米測量技術發(fā)展的歷程,它的研究主要向兩個方向發(fā)展:一是在傳統(tǒng)的測量方法基礎上,應用先進的測試儀器解決應用物理和微細加工中的納米測量問題,分析各種測試技術,提出改進的措施或新的測試方法;二是發(fā)展建立在新概念基礎上的測量技術,利用微觀物理、量子物理中較新的研究成果,將其應用于測量系統(tǒng)中,它將成為未來納米測量的發(fā)展趨向。但納米測量中也存在一些問題限制了它的發(fā)展。建立相應的納米測量環(huán)境一直是實現(xiàn)納米測量亟待解決的問題之一,而且在不同的測量方法中需要的納米測量環(huán)境也是不同的。納米力學測試在生物醫(yī)學領域的應用,有助于揭示生物分子和細胞結構的力學特性。廣州化工納米力學測試參考價
納米力學測試設備的精度和靈敏度對于獲得準確的測試結果至關重要。北京納米力學測試定制
本文中主要對當今幾種主要材料納觀力學與納米材料力學特性測試方法:納米硬度技術、納米云紋技術、掃描力顯微鏡技術等進行概述。納米硬度技術。隨著現(xiàn)代材料表面工程、微電子、集成微光機電 系統(tǒng)、生物和醫(yī)學材料的發(fā)展試樣本身或表面改性層厚度越來越小。傳統(tǒng)的硬度測量已無法滿足新材料研究的需要,于是納米硬度技術應運而生。納米硬度計是納米硬度測量的主要儀器,它是一種檢測材料微小體積內力學性能的測試儀器,包括壓痕硬度和劃痕硬度兩種工作模式。由于壓痕或劃痕深度一般控制在微米甚至納米尺度,因此該類儀器已成為電子薄膜、涂層、材料表面及其改性的力學性能檢測的理想手段。它不需要將表層從基體上剝離,便可直接給出材料表層力學性質的空間分布。北京納米力學測試定制