在AFAM 測試系統(tǒng)開發(fā)方面，Hurley 等開發(fā)了一套基于快速數(shù)字信號處理的掃頻模式共振頻率追蹤系統(tǒng)。這一測試系統(tǒng)可以根據(jù)上一像素點的接觸共振頻率自動調(diào)整掃描頻率的上下限。隨后，他們又開發(fā)出一套稱為SPRITE(scanning probe resonance image tracking electronics) 的測試系統(tǒng)，可以同時對探針兩階模態(tài)的接觸共振頻率和品質(zhì)因子進行成像，并較大程度上提高成像速度。Rodriguez 等開發(fā)了一種雙頻共振頻率追蹤(dual frequency resonance tracking，DFRT) 的方法，此種方法應用于AFAM 定量化成像中，可以同時獲得探針的共振頻率和品質(zhì)因子。日本的Yamanaka 等利用PLL(phase locked loop) 電路實現(xiàn)了UAFM 接觸共振頻率追蹤。納米力學測試旨在探究微觀尺度下材料的力學性能，為科研和工業(yè)領(lǐng)域提供有力支持。深圳原位納米力學測試應用
在黏彈性力學性能測試方面，Yuya 等發(fā)展了AFAM 黏彈性力學性能測試的理論基礎。隨后，Killgore 等將單點測試拓展到成像測試，對二元聚合物的黏彈性力學性能進行了定量化成像，獲得了存儲模量和損耗模量的分布圖。Hurley 等發(fā)展了一種不需要進行中間的校準測試過程而直接測量損耗因子的方法。Tung 等采用二維流體動力學函數(shù)，考慮探針接近樣品表面時的阻尼和附加質(zhì)量效應以及與頻率相關(guān)的流體動力載荷，對黏彈性阻尼損耗測試進行了修正。周錫龍等研究了探針不同階模態(tài)對黏彈性測量靈敏度的影響，提出了一種利用軟懸臂梁的高階模態(tài)進行黏彈性力學性能測試的方法。湖北空心納米力學測試實驗室在進行納米力學測試前，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)果的準確性。
主要的微納米力學測量技術(shù)：1、微納米壓痕測試技術(shù)，1.1壓入測試技術(shù)，壓人測試技術(shù)是較初的是表征各種材料力學性能較常用的方法之一,可以追溯到 20 世紀初的定量硬度測試方法。傳統(tǒng)的壓人測試技術(shù)是利用已知幾何形狀的硬壓頭以預設的壓人深度或者載荷作用到較軟的樣品表面,通過測量殘余壓痕的尺寸計算相關(guān)的硬度指數(shù)。但壓入測試技術(shù)的缺陷在所能夠表征的材料力學參量局限于硬度和彈性模量這2個基本的參量。1.2 微納米壓痕測試，近年來新型材料正在向低維化、功能化與復合化方向飛速發(fā)展，在微納米尺度作用區(qū)域上開展微納米壓痕測試已被普遍用作評價材料因微觀結(jié)構(gòu)變化面誘發(fā)力學性能變化以及獲得材料物性轉(zhuǎn)變等新現(xiàn)象、新規(guī)律的重要工具。所能夠表征的材料力學參量也不再局限于硬度和彈性模量這2個基本的參量。
譜學技術(shù)微納米材料的化學成分分析主要依賴于各種譜學技術(shù),包括紫外-可見光譜紅外光譜、x射線熒光光譜、拉曼光譜、俄歇電子能譜、x射線光電子能譜等。另有一類譜儀是基于材料受激發(fā)的發(fā)射譜,是專為研究品體缺陷附近的原子排列狀態(tài)而設計的，如核磁共振儀、電子自旋共振譜儀、穆斯堡爾譜儀、正電子湮滅等等。熱分析技術(shù)，納米材料的熱分析主要是指差熱分析、示差掃描量熱法以及熱重分析。三種方法常常相互結(jié)合,并與其他方法結(jié)合用于研究微納米材料或納米粒子的一些特 征:(1)表面成鍵或非成鍵有機基團或其他物質(zhì)的存在與否、含量多少、熱失重溫度等(2)表面吸附能力的強弱與粒徑的關(guān)系(3)升溫過程中粒徑變化(4)升溫過程中的相轉(zhuǎn)變情況及晶化過程。在進行納米力學測試時，需要特別注意樣品的制備和處理過程，以避免引入誤差。
電子/離子束云紋法和電鏡掃描云紋法，利用電子/離子東抗蝕劑制作出10000線/mm的電子/離子東云紋光柵,這種光柵的應用頻率范圍為40~20000線/mm,柵線的較小寬度可達到幾十納米。電鏡掃描條紋的倍增技術(shù)用于單晶材料納米級變形測量。其原理是:在測量中,單晶材料的晶格結(jié)構(gòu)由透射電鏡(TEM)采集并記錄在感光膠片上作為試件柵,以幾何光柵為參考柵,較終通過透射電鏡放大倍數(shù)與試件柵的頻率關(guān)系對上述兩柵的干涉云紋進行分析,即可獲得單晶材料表面微小的應變場。STM/晶格光柵云紋法，隧道顯微鏡(STM)納米云紋法是測量表面位移的新技術(shù)。測量中,把掃描隧道顯微鏡的探針掃描線作為參考柵,把物質(zhì)原子晶格柵結(jié)構(gòu)作為試件柵,然后對這兩組柵線干涉形成的云紋進行納米級變形測量。運用該方法對高定向裂解石墨的納米級變形應變進行測試,得到隨掃描范圍變化的應變場。納米力學測試能夠揭示材料表面的微觀結(jié)構(gòu)與性能之間的關(guān)系。湖北空心納米力學測試實驗室
碳納米管、石墨烯等納米材料，因獨特力學性能，備受關(guān)注。深圳原位納米力學測試應用
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。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。深圳原位納米力學測試應用
