納米壓痕獲得的材料信息也比較豐富,既可以通過(guò)靜態(tài)力學(xué)性能測(cè)試獲得材料的硬度、彈性模量、斷裂韌性、相變(疇變) 等信息,也可以通過(guò)動(dòng)態(tài)力學(xué)性能測(cè)試獲得被測(cè)樣品的存儲(chǔ)模量、損耗模量或損耗因子等。另外,動(dòng)態(tài)納米壓痕技術(shù)還可以實(shí)現(xiàn)對(duì)材料微納米尺度存儲(chǔ)模量和損耗模量的模量成像(modulus mapping)。圖1 是美國(guó)Hysitron 公司生產(chǎn)的TI-900 Triboindenter 納米壓痕儀的實(shí)物圖。納米壓痕作為一種較通用的微納米力學(xué)測(cè)試方法,目前仍然有不少研究者致力于對(duì)其方法本身的改進(jìn)和發(fā)展。納米力學(xué)測(cè)試可以用于評(píng)估納米材料的性能和質(zhì)量,以確保其在實(shí)際應(yīng)用中的可靠性。重慶高精度納米力學(xué)測(cè)試系統(tǒng)
對(duì)納米材料和納米器件的研究和發(fā)展來(lái)說(shuō),表征和檢測(cè)起著至關(guān)重要的作用。由于人們對(duì)納米材料和器件的許多基本特征、結(jié)構(gòu)和相互作用了解得還不很充分,使其在設(shè)計(jì)和制造中存在許多的盲目性,現(xiàn)有的測(cè)量表征技術(shù)就存在著許多問(wèn)題。此外,由于納米材料和器件的特征長(zhǎng)度很小,測(cè)量時(shí)產(chǎn)生很大擾動(dòng),以至產(chǎn)生的信息并不能完全表示其本身特性。這些都是限制納米測(cè)量技術(shù)通用化和應(yīng)用化的瓶頸,因此,納米尺度下的測(cè)量無(wú)論是在理論上,還是在技術(shù)和設(shè)備上都需要深入研究和發(fā)展。云南納米力學(xué)測(cè)試定制利用納米力學(xué)測(cè)試,可以評(píng)估納米材料的可靠性和耐久性。
掃描探針聲學(xué)顯微術(shù)一般適用于模量范圍在1~300 GPa 的材料。對(duì)于更軟的材料,在測(cè)試過(guò)程中接觸力有可能會(huì)對(duì)樣品造成損害?;谳p敲模式的原子力顯微鏡多頻成像技術(shù)是近年來(lái)發(fā)展的一項(xiàng)納米力學(xué)測(cè)試方法。通過(guò)同時(shí)激勵(lì)和檢測(cè)探針多個(gè)頻率的響應(yīng)或探針振動(dòng)的兩階(或多階) 模態(tài)或探針振動(dòng)的基頻和高次諧波成分等,可以實(shí)現(xiàn)對(duì)被測(cè)樣品形貌、彈性等性質(zhì)的快速測(cè)量。只要是涉及探針兩個(gè)及兩個(gè)以上頻率成分的激勵(lì)和檢測(cè),均可以歸為多頻成像技術(shù)。由于輕敲模式下針尖施加的作用力遠(yuǎn)小于接觸狀態(tài)下的作用力,因此基于輕敲模式的多頻成像技術(shù)適合于軟物質(zhì)力學(xué)性能的測(cè)量。
一般力學(xué)原理包括:。能量和動(dòng)量守恒原理;。哈密頓變分原理;。對(duì)稱原理。由于研究的物體小,納米力學(xué)也要考慮:。當(dāng)物體尺寸和原子距離可比時(shí),物體的離散性;。物體內(nèi)自由度的多樣性和有限性。。熱脹落的重要性;。熵效應(yīng)的重要性;。量子效應(yīng)的重要性。這些原理可提供對(duì)納米物體新異性質(zhì)深入了解。新異性質(zhì)是指這種性質(zhì)在類(lèi)似的宏觀物體沒(méi)有或者很不相同。特別是,當(dāng)物體變小,會(huì)出現(xiàn)各種表面效應(yīng),它由納米結(jié)構(gòu)較高的表面與體積比所決定。這些效應(yīng)影晌納米結(jié)構(gòu)的機(jī)械能和熱學(xué)性質(zhì)(熔點(diǎn),熱容等)例如,由于離散性,固體內(nèi)機(jī)械波要分散,在小區(qū)域內(nèi),彈性力學(xué)的解有特別的行為。自由度大引起熱脹落是納米顆粒通過(guò)潛在勢(shì)壘產(chǎn)生熱隧道及液體和固體交錯(cuò)擴(kuò)散的理由。小和熱漲落提供了納米顆粒布朗運(yùn)動(dòng)的基本理由。在納米范圍增加了熱漲落重要性和結(jié)構(gòu)熵,使納米結(jié)構(gòu)產(chǎn)生超彈性,熵彈性(熵力)和其它新彈性。開(kāi)放納米系統(tǒng)的自組織和合作行為中,結(jié)構(gòu)熵也令人產(chǎn)生很大興趣。納米力學(xué)測(cè)試可應(yīng)用于納米材料、生物材料、涂層等領(lǐng)域的研究和開(kāi)發(fā)。
縱觀納米測(cè)量技術(shù)發(fā)展的歷程,它的研究主要向兩個(gè)方向發(fā)展:一是在傳統(tǒng)的測(cè)量方法基礎(chǔ)上,應(yīng)用先進(jìn)的測(cè)試儀器解決應(yīng)用物理和微細(xì)加工中的納米測(cè)量問(wèn)題,分析各種測(cè)試技術(shù),提出改進(jìn)的措施或新的測(cè)試方法;二是發(fā)展建立在新概念基礎(chǔ)上的測(cè)量技術(shù),利用微觀物理、量子物理中較新的研究成果,將其應(yīng)用于測(cè)量系統(tǒng)中,它將成為未來(lái)納米測(cè)量的發(fā)展趨向。但納米測(cè)量中也存在一些問(wèn)題限制了它的發(fā)展。建立相應(yīng)的納米測(cè)量環(huán)境一直是實(shí)現(xiàn)納米測(cè)量亟待解決的問(wèn)題之一,而且在不同的測(cè)量方法中需要的納米測(cè)量環(huán)境也是不同的。解決方案之一:采用新型納米材料,提高力學(xué)性能,拓寬應(yīng)用范圍。海南空心納米力學(xué)測(cè)試市場(chǎng)價(jià)格
納米力學(xué)測(cè)試設(shè)備的精度和靈敏度對(duì)于獲得準(zhǔn)確的測(cè)試結(jié)果至關(guān)重要。重慶高精度納米力學(xué)測(cè)試系統(tǒng)
除了采用彎曲振動(dòng)模式進(jìn)行測(cè)量外,Reinstadtler 等給出了探針扭轉(zhuǎn)振動(dòng)模式測(cè)量側(cè)向接觸剛度的理論基礎(chǔ)。通過(guò)同時(shí)測(cè)量探針微懸臂的彎曲振動(dòng)和扭轉(zhuǎn)振動(dòng),Hurley 和Turner提出了一種同時(shí)測(cè)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(jìn)行AFAM 定量化測(cè)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?cái)U(kuò)展了這一方法的應(yīng)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(jié)合,不只能測(cè)量探針的接觸共振頻率和品質(zhì)因子,還可以測(cè)量針尖樣品之間黏附力的大小。重慶高精度納米力學(xué)測(cè)試系統(tǒng)