摘要 隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展進(jìn)步，材料的研發(fā)和生產(chǎn)應(yīng)用進(jìn)入了微納米尺度，微納米材料憑借其出色的性能被人們普遍應(yīng)用于科研和生產(chǎn)生活的各方各面。與此同時(shí)，人們正深入研究探索微納米尺度的材料力學(xué)性能參數(shù)測(cè)量技術(shù)方法，以滿(mǎn)足微納米材料的飛速發(fā)展和應(yīng)用需求。微納米力學(xué)測(cè)量技術(shù)的應(yīng)用背景，隨著材料的研發(fā)生產(chǎn)和應(yīng)用進(jìn)入微納米尺度,以往的通過(guò)宏觀(guān)的力學(xué)測(cè)量手段已不適用于測(cè)量微納米薄膜和器件的力學(xué)性能參數(shù)的測(cè)量。近年來(lái)，微納米壓入和劃痕等力學(xué)測(cè)量手段隨著微納米材料的發(fā)展和應(yīng)用，在半導(dǎo)體薄膜和器件、功能薄膜、新能源材料、生物材料等領(lǐng)域應(yīng)用愈發(fā)普遍，因此亟待建立基于微納米尺度的材料力學(xué)性能參數(shù)測(cè)量的技術(shù)體系。納米力學(xué)測(cè)試在材料設(shè)計(jì)和產(chǎn)品開(kāi)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)。重慶半導(dǎo)體納米力學(xué)測(cè)試定制

用戶(hù)可設(shè)計(jì)自定義的測(cè)試程序和測(cè)試模式：①FT-NTP納米力學(xué)測(cè)試平臺(tái),是一個(gè)5軸納米機(jī)器人系統(tǒng),能夠在絕大部分全尺寸的SEM中對(duì)微納米結(jié)構(gòu)進(jìn)行精確的納米力學(xué)測(cè)試。②FT-nMSC模塊化系統(tǒng)控制器,其連接納米力學(xué)測(cè)試平臺(tái),同步采集力和位移數(shù)據(jù)。其較大特點(diǎn)是該控制器提供硬。件級(jí)別的傳感器保護(hù)模式,防止微力傳感探針和微鑷子的力學(xué)過(guò)載。③FT-nHCM手動(dòng)控制模塊,其配置的兩個(gè)操控桿方便手動(dòng)控制納米力學(xué)測(cè)試平臺(tái)。④帶接線(xiàn)口的SEM法蘭,實(shí)現(xiàn)模塊化系統(tǒng)控制器和納米力學(xué)測(cè)試平臺(tái)的通訊。湖南核工業(yè)納米力學(xué)測(cè)試設(shè)備納米力學(xué)測(cè)試可以解決納米材料在制備和應(yīng)用過(guò)程中的力學(xué)問(wèn)題，提高納米材料的性能和穩(wěn)定性。

掃描探針聲學(xué)顯微術(shù)一般適用于模量范圍在1~300 GPa 的材料。對(duì)于更軟的材料，在測(cè)試過(guò)程中接觸力有可能會(huì)對(duì)樣品造成損害?；谳p敲模式的原子力顯微鏡多頻成像技術(shù)是近年來(lái)發(fā)展的一項(xiàng)納米力學(xué)測(cè)試方法。通過(guò)同時(shí)激勵(lì)和檢測(cè)探針多個(gè)頻率的響應(yīng)或探針振動(dòng)的兩階(或多階) 模態(tài)或探針振動(dòng)的基頻和高次諧波成分等，可以實(shí)現(xiàn)對(duì)被測(cè)樣品形貌、彈性等性質(zhì)的快速測(cè)量。只要是涉及探針兩個(gè)及兩個(gè)以上頻率成分的激勵(lì)和檢測(cè)，均可以歸為多頻成像技術(shù)。由于輕敲模式下針尖施加的作用力遠(yuǎn)小于接觸狀態(tài)下的作用力，因此基于輕敲模式的多頻成像技術(shù)適合于軟物質(zhì)力學(xué)性能的測(cè)量。

原位納米壓痕儀的主要功能為：安裝于SEM或者FIB中，可以對(duì)金屬材料、陶瓷材料、生物材料及復(fù)合材料等各種材料精確施加載荷、檢測(cè)形變量。在電鏡下進(jìn)行壓痕、壓縮、彎曲、劃痕、拉伸和疲勞等力學(xué)性能測(cè)試；此外，還可研究材料在動(dòng)態(tài)力、熱等多場(chǎng)耦合條件下結(jié)構(gòu)與性能的關(guān)系。ALEMNIS原位納米壓痕儀可與多種分析設(shè)備聯(lián)用，如掃描電鏡、光學(xué)顯微鏡和同步輻射裝置等，并實(shí)現(xiàn)多種應(yīng)用場(chǎng)景。該原位納米壓痕儀是一款能實(shí)現(xiàn)本征位移控制模式的壓痕儀。依托于該設(shè)備的精巧設(shè)計(jì)及精細(xì)加工，對(duì)于不同的應(yīng)用場(chǎng)景，其均具有靈活性、精確性和可重復(fù)性。摩擦學(xué)測(cè)試在納米力學(xué)領(lǐng)域具有重要地位，為減少能源損耗提供解決方案。

一般力學(xué)原理包括：。能量和動(dòng)量守恒原理；。哈密頓變分原理；。對(duì)稱(chēng)原理。由于研究的物體小，納米力學(xué)也要考慮：。當(dāng)物體尺寸和原子距離可比時(shí)，物體的離散性；。物體內(nèi)自由度的多樣性和有限性。。熱脹落的重要性；。熵效應(yīng)的重要性；。量子效應(yīng)的重要性。這些原理可提供對(duì)納米物體新異性質(zhì)深入了解。新異性質(zhì)是指這種性質(zhì)在類(lèi)似的宏觀(guān)物體沒(méi)有或者很不相同。特別是，當(dāng)物體變小，會(huì)出現(xiàn)各種表面效應(yīng)，它由納米結(jié)構(gòu)較高的表面與體積比所決定。這些效應(yīng)影晌納米結(jié)構(gòu)的機(jī)械能和熱學(xué)性質(zhì)（熔點(diǎn)，熱容等）例如，由于離散性，固體內(nèi)機(jī)械波要分散，在小區(qū)域內(nèi)，彈性力學(xué)的解有特別的行為。自由度大引起熱脹落是納米顆粒通過(guò)潛在勢(shì)壘產(chǎn)生熱隧道及液體和固體交錯(cuò)擴(kuò)散的理由。小和熱漲落提供了納米顆粒布朗運(yùn)動(dòng)的基本理由。在納米范圍增加了熱漲落重要性和結(jié)構(gòu)熵，使納米結(jié)構(gòu)產(chǎn)生超彈性，熵彈性（熵力）和其它新彈性。開(kāi)放納米系統(tǒng)的自組織和合作行為中，結(jié)構(gòu)熵也令人產(chǎn)生很大興趣。納米力學(xué)測(cè)試可以應(yīng)用于納米材料的質(zhì)量控制和品質(zhì)檢測(cè)，確保產(chǎn)品符合規(guī)定的力學(xué)性能要求。廣東涂層納米力學(xué)測(cè)試定制

納米機(jī)器人研發(fā)中，力學(xué)性能測(cè)試至關(guān)重要，以確保其在復(fù)雜環(huán)境中的穩(wěn)定性。重慶半導(dǎo)體納米力學(xué)測(cè)試定制

除了采用彎曲振動(dòng)模式進(jìn)行測(cè)量外，Reinstadtler 等給出了探針扭轉(zhuǎn)振動(dòng)模式測(cè)量側(cè)向接觸剛度的理論基礎(chǔ)。通過(guò)同時(shí)測(cè)量探針微懸臂的彎曲振動(dòng)和扭轉(zhuǎn)振動(dòng)，Hurley 和Turner提出了一種同時(shí)測(cè)量各向同性材料楊氏模量、剪切模量和泊松比的方法。Killgore 等提出了利用軟探針的高階模態(tài)進(jìn)行AFAM 定量化測(cè)試的方法，可以使探針施加在樣品上的力減小到10 nN，極大地?cái)U(kuò)展了這一方法的應(yīng)用范圍。Killgore 和Hurley提出了一種新的脈沖接觸共振的方法，將接觸共振與脈沖力模式相結(jié)合，不只能測(cè)量探針的接觸共振頻率和品質(zhì)因子，還可以測(cè)量針尖樣品之間黏附力的大小。重慶半導(dǎo)體納米力學(xué)測(cè)試定制