納米壓痕儀簡(jiǎn)介，近年來，國內(nèi)外研究人員以納米壓痕技術(shù)為基礎(chǔ)，開發(fā)出多種納米壓痕儀，并實(shí)現(xiàn)了商品化，為材料的納米力學(xué)性能檢測(cè)提供了高效、便捷的手段。圖片納米壓痕儀主要用于微納米尺度薄膜材料的硬度與楊氏模量測(cè)試，測(cè)試結(jié)果通過力與壓入深度的曲線計(jì)算得出，無需通過顯微鏡觀察壓痕面積。納米壓痕儀的基本組成可以分為控制系統(tǒng)、 移動(dòng)線圈系統(tǒng)、加載系統(tǒng)及壓頭等幾個(gè)部分。壓頭一般使用金剛石壓頭，分為三角錐或四棱錐等類型。試驗(yàn)時(shí)，首先輸入初始參數(shù)，之后的檢測(cè)過程則完全由微機(jī)自動(dòng)控制，通過改變移動(dòng)線圈系統(tǒng)中的電流，可以操縱加載系統(tǒng)和壓頭的動(dòng)作，壓頭壓入載荷的測(cè)量和控制通過應(yīng)變儀來完成，同時(shí)應(yīng)變儀還將信號(hào)反饋到移動(dòng)線圈系統(tǒng)以實(shí)現(xiàn)閉環(huán)控制，從而按照輸入?yún)?shù)的設(shè)置完成試驗(yàn)。測(cè)試設(shè)置需精確控制實(shí)驗(yàn)條件，以消除外部干擾，確保實(shí)驗(yàn)結(jié)果的準(zhǔn)確性。湖北涂層納米力學(xué)測(cè)試廠家供應(yīng)

納米力學(xué)從研究的手段上可分為納觀計(jì)算力學(xué)和納米實(shí)驗(yàn)力學(xué)。納米計(jì)算力學(xué)包括量子力學(xué)計(jì)算方法、分子動(dòng)力學(xué)計(jì)算和跨層次計(jì)算等不同類型的數(shù)值模擬方法。納米實(shí)驗(yàn)力學(xué)則有兩層含義:一是以納米層次的分辨率來測(cè)量力學(xué)場(chǎng)，即所謂的材料納觀實(shí)驗(yàn)力學(xué);二是對(duì)特征尺度為1-100nm之間的微細(xì)結(jié)構(gòu)進(jìn)行的實(shí)驗(yàn)力學(xué)研究，即所謂的納米材料實(shí)驗(yàn)力學(xué)。納米實(shí)驗(yàn)力學(xué)研究有兩種途徑:一是對(duì)常規(guī)的硬度測(cè)試技術(shù)、云紋法等宏觀力學(xué)測(cè)試技術(shù)進(jìn)行改造，使它們能適應(yīng)納米力學(xué)測(cè)量的需要;另一類是創(chuàng)造如原子力顯微鏡、摩擦力顯微鏡等新的納米力學(xué)測(cè)量技術(shù)建立新原理、新方法。山東高精度納米力學(xué)測(cè)試通過納米力學(xué)測(cè)試，可以測(cè)量納米材料的彈性模量、硬度和斷裂韌性等力學(xué)性能。

當(dāng)前納米力學(xué)主要應(yīng)用的測(cè)試手段是納米壓痕和基于原子力顯微鏡(AFM) 的力—距離曲線方法，實(shí)際上還有另外一種基于AFM 的納米力學(xué)測(cè)試方法——掃描探針聲學(xué)顯微術(shù)(atomic force acoustic microscopy，AFAM)。AFAM具有分辨率高、成像速度快、相對(duì)誤差低、力學(xué)性能敏感度高等優(yōu)點(diǎn)。然而，目前AFAM 的應(yīng)用還不夠普遍，相關(guān)領(lǐng)域的學(xué)者對(duì)AFAM 了解和使用的還不多。為此，我們?cè)谇捌谘芯康幕A(chǔ)上，經(jīng)過整理和凝練，形成了這部專著，目的是推動(dòng)AFAM這種新型納米力學(xué)測(cè)量方法在國內(nèi)的普遍應(yīng)用。

納米壓痕技術(shù)也稱深度敏感壓痕技術(shù)（Depth-Sensing Indentation， DSI)，是較簡(jiǎn)單的測(cè)試材料力學(xué)性質(zhì)的方法之一，可以在納米尺度上測(cè)量材料的各種力學(xué)性質(zhì)，如載荷-位移曲線、彈性模量、硬度、斷裂韌性、應(yīng)變硬化效應(yīng)、粘彈性或蠕變行為等。納米壓痕理論，納米壓痕試驗(yàn)中典型的載荷-位移曲線。在加載過程中試樣表面首先發(fā)生的是彈性變形，隨著載荷進(jìn)一步提高，塑性變形開始出現(xiàn)并逐步增大；卸載過程主要是彈性變形恢復(fù)的過程，而塑性變形較終使得樣品表面形成了壓痕。圖中Pmax 為較大載荷，hmax 為較大位移，hf為卸載后的位移，S為卸載曲線初期的斜率。納米硬度的計(jì)算仍采用傳統(tǒng)的硬度公式H =P/A。式中，H 為硬度 (GPa)；P 為較大載荷 ( μ N)，即上文中的 P max ；A 為壓痕面積的投影(nm2 )。 納米力學(xué)測(cè)試設(shè)備的精度和靈敏度對(duì)于獲得準(zhǔn)確的測(cè)試結(jié)果至關(guān)重要。

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(jí)尺寸精度的計(jì)劃項(xiàng)目，這些研究包括：①．提高直線和角度位移的計(jì)量；②．研究高分辨率檢測(cè)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(cè)量。已完成亞納米級(jí)的一維位移和微形貌的測(cè)量。中國計(jì)量科學(xué)研究院研制了用于研究多種微位移測(cè)量方法標(biāo)準(zhǔn)的高精度微位移差拍激光干涉儀。中國計(jì)量科學(xué)研究院、清華大學(xué)等研制了用于大范圍納米測(cè)量的差拍法―珀干涉儀，其分辨率為0．3nm，測(cè)量范圍±1．1μm，總不確定度優(yōu)于3．5nm。中國計(jì)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(cè)量系統(tǒng)，適合于納米級(jí)微位移測(cè)量，可用于檢定其它高精度位移傳感器、幾何量計(jì)量等。利用納米力學(xué)測(cè)試，研究人員可揭示材料內(nèi)部缺陷、應(yīng)力分布等關(guān)鍵信息。廣東核工業(yè)納米力學(xué)測(cè)試

納米力學(xué)測(cè)試可以用于評(píng)估納米材料的耐久性和壽命，為產(chǎn)品的設(shè)計(jì)和使用提供參考依據(jù)。湖北涂層納米力學(xué)測(cè)試廠家供應(yīng)

FT-NMT03納米力學(xué)測(cè)試系統(tǒng)可以配合SEM/FIB原位精確直接地測(cè)量納米纖維的力學(xué)特性。微力傳感器加載微力，納米力學(xué)測(cè)試結(jié)合高分辨位置編碼器可以對(duì)納米纖維進(jìn)行拉伸、循環(huán)、蠕變、斷裂等形變測(cè)試。力-形變（應(yīng)力-應(yīng)變）曲線可以定量的表征納米纖維的材料特性。此外，納米力學(xué)測(cè)試結(jié)合樣品架電連接，可以定量表征電-機(jī)械性質(zhì)。位置穩(wěn)定性，納米力學(xué)測(cè)試對(duì)于納米纖維的精確拉伸測(cè)試，納米力學(xué)測(cè)試系統(tǒng)的位移是測(cè)試不穩(wěn)定性的主要來源。圖2展示了FT-NMT03納米力學(xué)測(cè)試系統(tǒng)位移的統(tǒng)計(jì)學(xué)評(píng)價(jià)，從中可以找到每一個(gè)測(cè)試間隔內(nèi)位移導(dǎo)致的不確定性，例如100s內(nèi)為450pm，意思是65%（或95%）的概率，納米力學(xué)測(cè)試系統(tǒng)在100s的時(shí)間間隔內(nèi)的位移穩(wěn)定性小于±450pm（或±900pm）。湖北涂層納米力學(xué)測(cè)試廠家供應(yīng)