原位納米機(jī)械性能試驗技術(shù),原位納米機(jī)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(jī)械性質(zhì)進(jìn)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(jī)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)。納米力學(xué)測試通常在真空或者液體環(huán)境下進(jìn)行,以保證測試的準(zhǔn)確性。廣東科研院納米力學(xué)測試模塊
納米壓痕試驗舉例,試驗材料取單晶鋁,試驗在美國 MTS 公司生產(chǎn)的 Nano Indenter XP 型納米硬度儀以及美國 Digital Instruments 公司生產(chǎn)的原子力顯微鏡 (AFM) 上進(jìn)行。首先將試樣放到納米硬度儀上進(jìn)行壓痕試驗,根據(jù)設(shè)置的較大載荷或者壓痕深度的不同,試驗時間從數(shù)十分鐘到若干小時不等,中間過程不需人工干預(yù)。試驗結(jié)束后,納米壓痕儀自動計算出試樣的納米硬度值和相關(guān)重要性能指標(biāo)。本試驗中對單晶鋁(110) 面進(jìn)行檢測,設(shè)置壓痕深度為1.5 μ m,共測量三點,較終結(jié)果取三點的平均值。四川納米力學(xué)測試模塊納米力學(xué)測試可以解決納米材料在微納尺度下的力學(xué)問題,為納米器件的設(shè)計和制造提供支持。
納米拉曼光譜法,納米拉曼光譜法是一種非常有用的測試方法,可以用來研究材料的力學(xué)性質(zhì)。該方法利用激光對材料進(jìn)行激發(fā),通過測量材料產(chǎn)生的拉曼散射光譜來獲得材料的力學(xué)信息。納米拉曼光譜法可以提供關(guān)于材料中分子振動的信息,從而揭示材料的化學(xué)成分和晶格結(jié)構(gòu)。利用納米拉曼光譜法可以研究材料的應(yīng)力分布、材料的強(qiáng)度以及材料在納米尺度下的變形行為等。納米拉曼光譜法具有非接觸、高靈敏度和高分辨率的特點,適用于研究納米尺度材料力學(xué)性質(zhì)的表征。
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(jìn)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(dá)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(jìn)行觀察分析。納米力學(xué)測試還可以用于研究納米結(jié)構(gòu)材料的斷裂行為和變形機(jī)制。
AFAM 的基本原理是利用探針與樣品的接觸振動來對材料納米尺度的彈性性能進(jìn)行成像或測量。AFAM 于20 世紀(jì)90 年代中期由德國薩爾布呂肯無損檢測研究所的Rabe 博士(女) 首先提出,較初為單點測量模式。2000 年前后,她們采用逐點掃頻的方式實現(xiàn)了模量成像功能,但是成像的速度很慢,一幅128×128 像素的圖像需要大約30min,導(dǎo)致圖像的熱漂移比較嚴(yán)重。2005 年,美國國家標(biāo)準(zhǔn)局的Hurley 博士(女) 采用DSP 電路控制掃頻和探針的移動,將成像速度提高了4~5倍(一幅256×256 像素的圖像需要大約25min)。納米力學(xué)測試在材料設(shè)計和產(chǎn)品開發(fā)中發(fā)揮著重要作用,能夠提供關(guān)鍵的力學(xué)性能參數(shù)。海南汽車納米力學(xué)測試系統(tǒng)
利用納米力學(xué)測試,可以對納米材料的彈性形變和塑性形變進(jìn)行精細(xì)分析。廣東科研院納米力學(xué)測試模塊
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。廣東科研院納米力學(xué)測試模塊