原位納米壓痕儀的主要功能為:安裝于SEM或者FIB中,可以對金屬材料、陶瓷材料、生物材料及復(fù)合材料等各種材料精確施加載荷、檢測形變量。在電鏡下進行壓痕、壓縮、彎曲、劃痕、拉伸和疲勞等力學(xué)性能測試;此外,還可研究材料在動態(tài)力、熱等多場耦合條件下結(jié)構(gòu)與性能的關(guān)系。ALEMNIS原位納米壓痕儀可與多種分析設(shè)備聯(lián)用,如掃描電鏡、光學(xué)顯微鏡和同步輻射裝置等,并實現(xiàn)多種應(yīng)用場景。該原位納米壓痕儀是一款能實現(xiàn)本征位移控制模式的壓痕儀。依托于該設(shè)備的精巧設(shè)計及精細(xì)加工,對于不同的應(yīng)用場景,其均具有靈活性、精確性和可重復(fù)性。測試內(nèi)容豐富多樣,包括硬度、彈性模量、摩擦系數(shù)等,助力材料研究。河北高校納米力學(xué)測試
微納米材料研究中用到的一些現(xiàn)代測試技術(shù):電子顯微法,電子顯微技術(shù)是以電子顯微鏡為研究手段來分析材料的一種技術(shù)。電子顯微鏡擁有高于光學(xué)顯微鏡的分辨率,可以放大幾十倍到幾十萬倍的范圍,在實驗研究中具有不可替代的意義,推動了眾多領(lǐng)域研究的進程。電子顯微技術(shù)的光源為電子束,通過磁場聚焦成像或者靜電場的分析技術(shù)才達成高分辨率的效果、利用電子顯微鏡可以得到聚焦清晰的圖像, 有利于研究人員對于實驗結(jié)果進行觀察分析。河北高校納米力學(xué)測試在進行納米力學(xué)測試前,需要對測試樣品進行表面處理和尺寸測量,以確保測試結(jié)果的準(zhǔn)確性。
本文中主要對當(dāng)今幾種主要材料納觀力學(xué)與納米材料力學(xué)特性測試方法:納米硬度技術(shù)、納米云紋技術(shù)、掃描力顯微鏡技術(shù)等進行概述。納米硬度技術(shù)。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(xué)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(shù)應(yīng)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(nèi)力學(xué)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(xué)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(xué)性質(zhì)的空間分布。
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(xué)測試可用于研究納米顆粒在膠體、液態(tài)等介質(zhì)中的相互作用行為。
借助電子顯微鏡(EM)的原位納米力學(xué)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(xué)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(xué)測試對于理解納米材料在極端條件下的力學(xué)行為具有重要意義,如高溫、高壓等。河北高校納米力學(xué)測試
原子力顯微鏡(AFM)在納米力學(xué)測試中發(fā)揮著重要作用,可實現(xiàn)高分辨率成像。河北高校納米力學(xué)測試
原位納米機械性能試驗技術(shù),原位納米機械性能試驗技術(shù)是一種應(yīng)用超分辨顯微學(xué)、納米壓痕技術(shù)等手段,通過獨特的力學(xué)測試方法對納米尺度下的材料機械性質(zhì)進行測試的方法。相比于傳統(tǒng)的拉伸、壓縮等方法,原位納米機械性能試驗技術(shù)具有更高的精度和更豐富的信息,可以為納米材料的研究提供更加詳細(xì)的數(shù)據(jù)支持。隨著納米尺度下功能性材料的不斷涌現(xiàn),納米力學(xué)測試將成為實現(xiàn)其合理設(shè)計的重要手段之一。原位納米力學(xué)測量技術(shù)在納米材料力學(xué)測試領(lǐng)域具有廣闊的應(yīng)用前景,它不只可以為納米尺度下材料力學(xué)行為的實驗研究提供詳細(xì)的數(shù)據(jù)支撐,而且還可以為新材料的設(shè)計和開發(fā)提供指導(dǎo)。河北高校納米力學(xué)測試