常把納米力學當納米技術(shù)的一個分支,即集中在工程納米結(jié)構(gòu)和納米系統(tǒng)力學性質(zhì)的應用面。納米系統(tǒng)的例子,包括納米顆粒,納米粉,納米線,納米棍,納米帶,納米管,包括碳納米管和硼氮納米管,單殼,納米膜,納米包附,納米復合物/納米結(jié)構(gòu)材料(有納米顆粒分散在內(nèi)的液體),納米摩托等。納米力學一些已確立的領域是:納米材料,納米摩檫學(納米范疇的摩檫,摩損和接觸力學),納米機電系統(tǒng),和納米應用流體學(Nanofluidics)。作為基礎科學,納米力學是以經(jīng)驗原理(基本觀察)為基礎。包括:1.一般力學原理;2.由于研究或探索的物體變小而出現(xiàn)的一些特別原理。納米力學測試的結(jié)果可以為納米材料的安全性和可靠性評估提供重要依據(jù)。重慶表面微納米力學測試技術(shù)
納米壓痕法:納米壓痕硬度法是一類測量材料表面力學性能 的先進技術(shù)。其原理是在加載過程中 試樣表面在壓頭作用下首先發(fā)生彈性變形,隨著載荷的增加試樣開始發(fā)生塑性變形,加載曲線呈非線性,卸載曲線反映被測物體的彈性恢復過程。通過分析加卸載曲線可以得到材料的硬度和彈性模量等參量。納米壓痕法不只可以測量材料的硬度和彈性模量,還可以根據(jù)壓頭壓縮過程中脆性材料產(chǎn)生的裂紋估算材料的斷裂韌性,根據(jù)材料的位移壓力曲線與時間的相關性獲悉材料的蠕變特性。除此之外,納米壓痕法還用于納米膜厚度、微結(jié)構(gòu),如微梁的剛度與撓度等的測量。湖北微電子納米力學測試應用測試內(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。
模塊化設計使系統(tǒng)適用于各種形貌樣品的測試需求及各種SEM/FIB配置,緊湊的外形設計適用于各種全尺寸的SEM/FIB樣品室。用戶可設計自定義的測試程序和測試模式:①FT-SH傳感器連接頭,其配置的4個不同型號的連接頭,可滿足各種不同的測試條件(平面外或者平面內(nèi)測試)和不同的測試距離。②FFT-SB樣品基座適配頭,其配置的4個不同型號的適配頭用來調(diào)節(jié)樣品臺的高度和角度。③FT-ETB電學測試樣品臺,包含2個不同的電學測試樣品臺,實現(xiàn)樣品和納米力學測試平臺的電導通。④FT-S微力傳感探針和FT-G微鑷子,實現(xiàn)微納力學測試和微納操作組裝(按需額外購買)。
中國計量學院朱若谷、浙江大學陳本永等提出了一種通過測量雙法布里一boluo干涉儀透射光強基波幅值差或基波等幅值過零時間間隔的方法進行納米測量的理論基礎,給出了檢測掃描探針振幅變化的新方法。中國科學院北京電子顯微鏡實驗室成功研制了一臺使用光學偏轉(zhuǎn)法檢測的原子力顯微鏡,通過對云母、光柵、光盤等樣品的觀測證明該儀器達到原子分辨率,較大掃描范圍可達7μm×7μm。浙江大學卓永模等研制成功雙焦干涉球面微觀輪廓儀,解決了對球形表面微觀輪廓進行亞納米級的非接觸精密測量問題,該系統(tǒng)具有0.1nm的縱向分辨率及小于2μm的橫向分辨率。納米力學測試可以幫助研究人員了解納米材料的力學響應機制,從而推動納米科學的發(fā)展。
金屬玻璃納米線的熱機械蠕變測試,金屬玻璃由于其獨特的力學性能,如高彈性極限和高斷裂韌性,而受到越來越多的關注。而且,其寬的過冷液態(tài)區(qū)間開啟了超塑成形的材料加工工藝。因此定量研究金屬玻璃的熱機械行為是至關重要的。右圖顯示了針對金屬玻璃超塑性性能的研究。金屬玻璃納米線通過Pt基電子束沉積方法固定在FT-S微力傳感探針和樣品臺之間。在進行蠕變測試時(施加固定拉伸力來測量樣品的形變量),納米力學測試采用對納米線通電加熱來控制納米線溫度。這樣可測試納米線在不同溫度下的熱機械蠕變性能。測試設置需精確控制實驗條件,以消除外部干擾,確保實驗結(jié)果的準確性。江西半導體納米力學測試儀
利用納米力學測試,可以評估納米材料的可靠性和耐久性。重慶表面微納米力學測試技術(shù)
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) 上進行。首先將試樣放到納米硬度儀上進行壓痕試驗,根據(jù)設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。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重要性能指標。本試驗中對單晶鋁(110) 面進行檢測,設置壓痕深度為1.5 μ m,共測量三點,較終結(jié)果取三點的平均值。重慶表面微納米力學測試技術(shù)