摘要 隨著科學技術(shù)的發(fā)展進步，材料的研發(fā)和生產(chǎn)應(yīng)用進入了微納米尺度，微納米材料憑借其出色的性能被人們普遍應(yīng)用于科研和生產(chǎn)生活的各方各面。與此同時，人們正深入研究探索微納米尺度的材料力學性能參數(shù)測量技術(shù)方法，以滿足微納米材料的飛速發(fā)展和應(yīng)用需求。微納米力學測量技術(shù)的應(yīng)用背景，隨著材料的研發(fā)生產(chǎn)和應(yīng)用進入微納米尺度,以往的通過宏觀的力學測量手段已不適用于測量微納米薄膜和器件的力學性能參數(shù)的測量。近年來，微納米壓入和劃痕等力學測量手段隨著微納米材料的發(fā)展和應(yīng)用，在半導體薄膜和器件、功能薄膜、新能源材料、生物材料等領(lǐng)域應(yīng)用愈發(fā)普遍，因此亟待建立基于微納米尺度的材料力學性能參數(shù)測量的技術(shù)體系。納米力學測試可以幫助研究人員了解納米材料的力學行為，從而指導納米材料的設(shè)計和應(yīng)用。廣東原位納米力學測試方法
AFAM 方法較早是由德國佛羅恩霍夫無損檢測研究所Rabe 等在1994 年提出的。1996 年Rabe 等詳細分析了探針自由狀態(tài)以及針尖與樣品表面接觸情況下微懸臂的動力學特性，建立了針尖與樣品接觸時共振頻率與接觸剛度之間的定量化關(guān)系。之后，他們還給出了考慮針尖與樣品側(cè)向接觸、針尖高度及微懸臂傾角影響的微懸臂振動特征方程。他們在這方面的主要工作奠定了AFAM 定量化測試的理論基礎(chǔ)。Reinstaedtler 等利用光學干涉法對探針懸臂梁的振動模態(tài)進行了測量。Turner 等采用解析方法和數(shù)值方法對比了針尖樣品之間分別存在線性和非線性相互作用時，點質(zhì)量模型和Euler-Bernoulli 梁模型描述懸臂梁動態(tài)特性的異同。廣東原位納米力學測試方法納米力學測試對于理解納米材料在極端條件下的力學行為具有重要意義，如高溫、高壓等。
納米力學測試儀，納米力學測試儀是用于測量納米尺度下材料力學性質(zhì)的專屬設(shè)備。納米力學測試儀可以進行納米級別的壓痕測試、拉伸測試和扭曲測試等。它通常配備有納米壓痕儀、納米拉曼光譜儀等附件，可以實現(xiàn)多種力學性質(zhì)的測試。納米力學測試儀的使用需要在納米級別下進行精細調(diào)節(jié)，并確保測試精度和重復(fù)性。它普遍應(yīng)用于納米材料的強度研究、納米薄膜的力學性質(zhì)測試及納米器件的力學性能等方面。綜上所述，納米尺度下材料力學性質(zhì)的測試方法多種多樣，每種方法都有其獨特的優(yōu)勢和適用范圍。
借助電子顯微鏡(EM)的原位納米力學測試法，利用掃描電子顯微鏡或透射電子顯微鏡(TEM)的高分辨率成像，在EM 真空腔內(nèi)進行原位納米力學測試，根據(jù)納米試樣在EM真空腔中加載方式不同分為諧振法和拉伸法。原位測試法的較大優(yōu)點是能夠在 SEM 中實時觀測試樣的失效引發(fā)過程，甚至能夠用 TEM 對缺陷成核和擴展情況進行原子級分辨率的實時觀測;缺點是需在 EM 真空腔內(nèi)對納米試樣施加載荷，限制了其加載環(huán)境，并且加載力的檢測還需其他裝置才能完成。納米力學測試可以幫助研究人員了解納米材料的力學性能與結(jié)構(gòu)之間的關(guān)系，為納米材料的設(shè)計和優(yōu)化提供指導。
即使源電阻大幅降低至1MW，對一個1mV的信號的測量也接近了理論極限，因此要使用一個普通的數(shù)字多用表（DMM）進行測量將變得十分困難。除了電壓或電流靈敏度不夠高之外，許多DMM在測量電壓時的輸入偏移電流很高，而相對于那些納米技術(shù)[3]常常需要的、靈敏度更高的低電平DC測量儀器而言，DMM的輸入電阻又過低。這些特點增加了測量的噪聲，給電路帶來不必要的干擾，從而造成測量的誤差。系統(tǒng)搭建完畢后，必須對其性能進行校驗，而且消除潛在的誤差源。誤差的來源可以包括電纜、連接線、探針[5]、沾污和熱量。下面的章節(jié)中將對降低這些誤差的一些途徑進行探討。納米力學測試可以揭示納米材料在受力過程中的微觀結(jié)構(gòu)變化和能量耗散機制。廣東原位納米力學測試方法
納米力學測試可以應(yīng)用于納米材料的研究和開發(fā)，以及納米器件的設(shè)計和制造。廣東原位納米力學測試方法
納米纖維已經(jīng)展現(xiàn)出各種有趣的特性，除了高比表面積-體積比，納米纖維相比于塊狀材料，沿主軸方向有更突出的力學特性。因此納米纖維在復(fù)合材料、纖維、支架（組織工程學）、藥物輸送、創(chuàng)傷敷料或紡織業(yè)等領(lǐng)域是一種非常有應(yīng)用前景的材料。納米纖維機械性能（剛度、彈性變形范圍、極限強度、韌性）的定量表征對理解其在目標應(yīng)用中的性能非常重要，而測量這些參數(shù)需要高度專業(yè)畫的儀器，必須具備以下功能：以亞納米的分辨率測量非常小的變形；在測量的時間量程（例如100 s）內(nèi)在納米級的位移下保持高度穩(wěn)定的測量系統(tǒng)；以亞納米分辨率測量微小力；處理（撿取-放置）納米纖維并將其放置在機械測試儀器上。廣東原位納米力學測試方法
