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纳米力学测试基本参数
  • 品牌
  • 星石科技
  • 型号
  • 齐全
  • 类型
  • 纳米力学测试
纳米力学测试企业商机

中国计量学院朱若谷、浙江大学陈本永等提出了一种通过测量双法布里一boluo干涉仪透射光强基波幅值差或基波等幅值过零时间间隔的方法进行纳米测量的理论基础,给出了检测扫描探针振幅变化的新方法。中国科学院北京电子显微镜实验室成功研制了一台使用光学偏转法检测的原子力显微镜,通过对云母、光栅、光盘等样品的观测证明该仪器达到原子分辨率,较大扫描范围可达7μm×7μm。浙江大学卓永模等研制成功双焦干涉球面微观轮廓仪,解决了对球形表面微观轮廓进行亚纳米级的非接触精密测量问题,该系统具有0.1nm的纵向分辨率及小于2μm的横向分辨率。随着纳米技术的不断发展,纳米力学测试技术也在不断更新换代,以适应更高精度的测试需求。重庆科研院纳米力学测试实验室

重庆科研院纳米力学测试实验室,纳米力学测试

力—距离曲线测试分为准静态模式和动态模式,实际应用中采用较多的是准静态模式下的力-距离曲线测试。由力—距离曲线测试可以获得样品表面的力学性能及黏附的信息。利用接触力学模型对力—距离曲线进行拟合,可以获得样品表面的弹性模量。力—距离曲线测试与纳米压痕相比,可以施加更小的作用力(nN量级),较好地避免了对生物软材料的损害,极大地降低了基底对薄膜力学性能测试的影响。力—距离曲线测试普遍应用于聚合物材料和生物材料的纳米力学性能测试,很多研究者利用此方法获得了细胞的模量信息。力—距离曲线阵列测试可以获得测试区域内力学性能的分布,但是分辨率较低,且测试时间较长。另外,力—距离曲线一般只对软材料才比较有效。图2 是通过力—距离曲线阵列测试获得的细胞力学性能(模量) 的分布。重庆科研院纳米力学测试实验室纳米力学测试的前沿研究方向包括多功能材料力学、纳米结构动力学等领域。

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有限元数值分析方面,Hurley 等分别基于解析模型和有限元模型两种数据分析方法测量了铌薄膜的压入模量,并进行了对比。Espinoza-Beltran 等考虑探针微悬臂的倾角、针尖高度、梯形横截面、材料各向异性等的影响,给出了一种将实验测试和有限元优化分析相结合,确定针尖样品面外和面内接触刚度的方法。有限元分析方法综合考虑了实际情况中的多种影响因素,精度相对较高。Kopycinska-Muller 等研究了AFAM 测试过程中针尖样品微纳米尺度下的接触力学行为。Killgore 等提出了一种通过检测探针接触共振频率变化对针尖磨损进行连续测量的方法。

纳米压痕技术通过测量压针的压入深度,根据特定形状压针压入深度与接触面积的关系推算出压针与被测样品之间的接触面积。因此,纳米压痕也被称为深度识别压痕(depth-sensing indentation,DSI) 技术。纳米压痕技术的应用范围非常普遍,可以用于金属、陶瓷、聚合物、生物材料、薄膜等绝大多数样品的测试。纳米压痕相关仪器的操作和使用也非常方便,加载过程既可以通过载荷控制,也可以通过位移控制,并且只需测量压针压入样品过程中的载荷位移曲线,结合恰当的力学模型就可以获得样品的力学信息。发展高精度、高稳定性纳米力学测试设备,是当前科研工作的重要任务。

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与传统硬度计算不同的是,A 值不是由压痕照片得到,而是根据 “接触深度” hc(nm) 计算得到的。具体关系式需通过试验来确定,根据压头形状的不同,一般采用多项式拟合的方法,比如针对三角锥形压头,其拟合结果为:A = 24.5 + 793hc + 4238+ 332+ 0.059+0.069+ 8.68+ 35.4+ 36. 9式中 “接触深度”hc由下式计算得出:hc = h - ε P max/S,式中,ε是与压头形状有关的常数,对于球形或三角锥形压头可以取ε = 0.75。而S的值可以通过对载荷-位移曲线的卸载部分进行拟合,再对拟合函数求导得出,即,式中Q 为拟合函数。这样通过试验得到载荷-位移曲线,测量和计算试验过程中的载荷 P、压痕深度h和卸载曲线初期的斜率S,就可以得到样品的硬度值。该技术通过记录连续的载荷-位移、加卸载曲线,可以获得材料的硬度、弹性模量、屈服应力等指标,它克服了传统压痕测量只适用于较大尺寸试样以及只能获得材料的塑性性质等缺陷,同时也提高了硬度的检测精度,使得边加载边测量成为可能,为检测过程的自动化和数字化创造了条件。纳米力学测试的结果可以为新材料的设计和应用提供重要参考。重庆科研院纳米力学测试实验室

纳米力学测试是一种用于研究纳米尺度材料力学性质的实验方法。重庆科研院纳米力学测试实验室

用透射电镜可评估微纳米粒子的平均直径或粒径分布。该方法是一种颗粒度观察测定的一定方法,因而具有可靠性和直观性,在微纳米材料表征中普遍采用。原子力显微镜的英文名为缩写为AFM。AFM具有着自己独特的优势。AFM对于样品的要求较低,AFM的应用范围也较为宽广。在进行纳米材料研究中,AFM能够分析纳米材料的表面形貌,AFM 可以同其他设备如相结合进行微纳米粒子的研究。实验需要进行观察、测量、记录、分析等多项步骤,电子显微技术的作用可以贯穿整个实验过程,所以电子显微镜的重要性不言而喻。重庆科研院纳米力学测试实验室

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