隨著納米技術(shù)的迅速發(fā)展，對(duì)薄膜、納米材料的力學(xué)性質(zhì)的測(cè)量成為了一個(gè)重要的課題，然而由于尺寸的限制，傳統(tǒng)的拉伸試驗(yàn)等力學(xué)測(cè)試方法很難在納米尺度下得到準(zhǔn)確的結(jié)果。而原位納米力學(xué)測(cè)量技術(shù)的出現(xiàn)，為解決納米尺度下材料力學(xué)性質(zhì)的測(cè)試問題提供了新的思路和手段。原位納米壓痕技術(shù)，原位納米壓痕技術(shù)是一種應(yīng)用比較普遍的力學(xué)測(cè)試方法，其基本原理是用尖頭壓在待測(cè)材料表面，通過測(cè)量壓頭的形變等參數(shù)來推算出待測(cè)材料的力學(xué)性質(zhì)。由于其具有樣品尺寸、壓頭設(shè)計(jì)等方面的優(yōu)點(diǎn)，原位納米壓痕技術(shù)已經(jīng)被普遍應(yīng)用于納米材料力學(xué)測(cè)試領(lǐng)域。在進(jìn)行納米力學(xué)測(cè)試前，需要對(duì)測(cè)試樣品進(jìn)行表面處理和尺寸測(cè)量，以確保測(cè)試結(jié)果的準(zhǔn)確性。北京核工業(yè)納米力學(xué)測(cè)試

納米壓痕獲得的材料信息也比較豐富，既可以通過靜態(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。廣州空心納米力學(xué)測(cè)試供應(yīng)商納米力學(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。

力—距離曲線測(cè)試分為準(zhǔn)靜態(tài)模式和動(dòng)態(tài)模式，實(shí)際應(yīng)用中采用較多的是準(zhǔn)靜態(tài)模式下的力-距離曲線測(cè)試。由力—距離曲線測(cè)試可以獲得樣品表面的力學(xué)性能及黏附的信息。利用接觸力學(xué)模型對(duì)力—距離曲線進(jìn)行擬合，可以獲得樣品表面的彈性模量。力—距離曲線測(cè)試與納米壓痕相比，可以施加更小的作用力(nN量級(jí))，較好地避免了對(duì)生物軟材料的損害，極大地降低了基底對(duì)薄膜力學(xué)性能測(cè)試的影響。力—距離曲線測(cè)試普遍應(yīng)用于聚合物材料和生物材料的納米力學(xué)性能測(cè)試，很多研究者利用此方法獲得了細(xì)胞的模量信息。力—距離曲線陣列測(cè)試可以獲得測(cè)試區(qū)域內(nèi)力學(xué)性能的分布，但是分辨率較低，且測(cè)試時(shí)間較長(zhǎng)。另外，力—距離曲線一般只對(duì)軟材料才比較有效。圖2 是通過力—距離曲線陣列測(cè)試獲得的細(xì)胞力學(xué)性能(模量) 的分布。

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)在類似的宏觀物體沒有或者很不相同。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)試應(yīng)用于半導(dǎo)體、生物醫(yī)學(xué)、能源等多個(gè)領(lǐng)域，具有普遍前景。

主要的微納米力學(xué)測(cè)量技術(shù)：1、微納米壓痕測(cè)試技術(shù)，1.1壓入測(cè)試技術(shù)，壓人測(cè)試技術(shù)是較初的是表征各種材料力學(xué)性能較常用的方法之一,可以追溯到 20 世紀(jì)初的定量硬度測(cè)試方法。傳統(tǒng)的壓人測(cè)試技術(shù)是利用已知幾何形狀的硬壓頭以預(yù)設(shè)的壓人深度或者載荷作用到較軟的樣品表面,通過測(cè)量殘余壓痕的尺寸計(jì)算相關(guān)的硬度指數(shù)。但壓入測(cè)試技術(shù)的缺陷在所能夠表征的材料力學(xué)參量局限于硬度和彈性模量這2個(gè)基本的參量。1.2 微納米壓痕測(cè)試，近年來新型材料正在向低維化、功能化與復(fù)合化方向飛速發(fā)展，在微納米尺度作用區(qū)域上開展微納米壓痕測(cè)試已被普遍用作評(píng)價(jià)材料因微觀結(jié)構(gòu)變化面誘發(fā)力學(xué)性能變化以及獲得材料物性轉(zhuǎn)變等新現(xiàn)象、新規(guī)律的重要工具。所能夠表征的材料力學(xué)參量也不再局限于硬度和彈性模量這2個(gè)基本的參量。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。海南科研院納米力學(xué)測(cè)試儀

納米力學(xué)測(cè)試還可以評(píng)估材料在高溫、低溫等極端環(huán)境下的性能表現(xiàn)。北京核工業(yè)納米力學(xué)測(cè)試

隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，納米尺度材料的研究變得越來越重要。納米尺度材料具有獨(dú)特的力學(xué)性質(zhì)，與傳統(tǒng)材料相比有著許多不同之處。為了深入了解和研究納米尺度材料的力學(xué)性質(zhì)，科學(xué)家們不斷開發(fā)出各種先進(jìn)的測(cè)試方法。在本文中，我將分享一些納米尺度下常用的材料力學(xué)性質(zhì)測(cè)試方法，研究人員可以根據(jù)具體需求選擇適合的方法來進(jìn)行材料力學(xué)性質(zhì)的測(cè)試與研究。納米尺度下力學(xué)性質(zhì)的研究對(duì)于深入了解材料的力學(xué)行為、提高材料性能以及開發(fā)新材料具有重要意義。希望本文所分享的方法能夠?qū)ο嚓P(guān)研究和應(yīng)用提供一定的指導(dǎo)和幫助。北京核工業(yè)納米力學(xué)測(cè)試