應(yīng)用舉例:納米纖維拉伸測試,納米力學(xué)測試單軸拉伸測試是納米纖維定量力學(xué)分析較常見的方法。用Pt-EBID將納米纖維兩端分別固定在FT-S微力傳感探針和樣品架上,拉伸直至斷裂。從應(yīng)力-應(yīng)變曲線計算得到混合納米纖維的平均屈服/極限拉伸強(qiáng)度為375MPa/706Mpa,金納米纖維的平均屈服/極限拉伸強(qiáng)度為451MPa/741Mpa。對單根納米纖維進(jìn)行各種機(jī)械性能的定量測試需要通用性極高的儀器。這類設(shè)備必須能進(jìn)行納米機(jī)器人制樣和力學(xué)測試。并且由于納米纖維軸向形變(延長)小,高位移分辨率和優(yōu)異的位置穩(wěn)定性(位置漂移小)對于精確一定測量是至關(guān)重要的。納米力學(xué)測試在生物醫(yī)學(xué)領(lǐng)域,助力研究細(xì)胞力學(xué)行為,揭示疾病發(fā)生機(jī)制。湖南納米力學(xué)測試方法
納米壓痕儀簡介,近年來,國內(nèi)外研究人員以納米壓痕技術(shù)為基礎(chǔ),開發(fā)出多種納米壓痕儀,并實現(xiàn)了商品化,為材料的納米力學(xué)性能檢測提供了高效、便捷的手段。圖片納米壓痕儀主要用于微納米尺度薄膜材料的硬度與楊氏模量測試,測試結(jié)果通過力與壓入深度的曲線計算得出,無需通過顯微鏡觀察壓痕面積。納米壓痕儀的基本組成可以分為控制系統(tǒng)、 移動線圈系統(tǒng)、加載系統(tǒng)及壓頭等幾個部分。壓頭一般使用金剛石壓頭,分為三角錐或四棱錐等類型。試驗時,首先輸入初始參數(shù),之后的檢測過程則完全由微機(jī)自動控制,通過改變移動線圈系統(tǒng)中的電流,可以操縱加載系統(tǒng)和壓頭的動作,壓頭壓入載荷的測量和控制通過應(yīng)變儀來完成,同時應(yīng)變儀還將信號反饋到移動線圈系統(tǒng)以實現(xiàn)閉環(huán)控制,從而按照輸入?yún)?shù)的設(shè)置完成試驗。福建核工業(yè)納米力學(xué)測試廠家在納米力學(xué)測試中,常用的儀器包括原子力顯微鏡、納米硬度儀等設(shè)備。
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(jìn)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(xué)研究院研制了用于研究多種微位移測量方法標(biāo)準(zhǔn)的高精度微位移差拍激光干涉儀。中國計量科學(xué)研究院、清華大學(xué)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(xué)院朱若谷提出了一種能補(bǔ)償環(huán)境影響、插入光纖傳光介質(zhì)的補(bǔ)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。
微納米材料力學(xué)性能測試系統(tǒng)是一種用于機(jī)械工程領(lǐng)域的科學(xué)儀器,于2008年11月18日啟用。縱向載荷力和位移。載荷力分辨率:3nN(在施加1μN(yùn)的條件下);較小載荷接觸力:<100nN;較大載荷:10mN;位移分辨率:0.0004nm;較小位移:<0.2nm;較大位移:5μm;熱漂移:<0.05nm/s(在室溫條件下)。 橫向載荷力和位移。載荷力的分辨率:0.5μN(yùn);較小橫向力:<5μN(yùn);較大橫向力:2mN;位移分辨率:3nm;較小位移:<5nm;較大位移:15μm;熱漂移:<0.05nm/s(在室溫條件下)。磨損面積范圍:4μm x 4μm 到 60μm x 60μm;磨損速率:≤180μm/s;縱向載荷范圍:100nN – 1mN。X-Y stage。納米力學(xué)測試可以幫助解決材料在實際使用過程中遇到的損傷和磨損問題。
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(xué)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(jìn)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。納米力學(xué)測試可以幫助研究人員了解納米材料的力學(xué)行為,從而指導(dǎo)納米材料的設(shè)計和應(yīng)用。深圳微電子納米力學(xué)測試技術(shù)
納米力學(xué)測試在生物醫(yī)學(xué)領(lǐng)域的應(yīng)用,有助于揭示生物分子和細(xì)胞結(jié)構(gòu)的力學(xué)特性。湖南納米力學(xué)測試方法
納米測量技術(shù)是利用改制的掃描隧道顯微鏡進(jìn)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。國外于1982年發(fā)明并使其發(fā)明者Binnig和Rohrer(美國)榮獲1986年物理學(xué)諾貝爾獎的掃描隧道顯微鏡(STM)。1986年,Binnig等人利用掃描隧道顯微鏡測量近10-18N的表面力,將掃描隧道顯微鏡與探針式輪廓儀相結(jié)合,發(fā)明了原子力顯微鏡,在空氣中測量,達(dá)到橫向精度3n m和垂直方向0.1n m的分辨率。California大學(xué)S.Alexander等人利用光杠桿實現(xiàn)的原子力顯微鏡初次獲得了原子級分辨率的表面圖像。湖南納米力學(xué)測試方法