納米測量技術(shù)是利用改制的掃描隧道顯微鏡進(jìn)行微形貌測量,這個技術(shù)已成功的應(yīng)用于石墨表面和生物樣本的納米級測量。國外于1982年發(fā)明并使其發(fā)明者Binnig和Rohrer(美國)榮獲1986年物理學(xué)諾貝爾獎的掃描隧道顯微鏡(STM)。1986年,Binnig等人利用掃描隧道顯微鏡測量近10-18N的表面力,將掃描隧道顯微鏡與探針式輪廓儀相結(jié)合,發(fā)明了原子力顯微鏡,在空氣中測量,達(dá)到橫向精度3n m和垂直方向0.1n m的分辨率。California大學(xué)S.Alexander等人利用光杠桿實現(xiàn)的原子力顯微鏡初次獲得了原子級分辨率的表面圖像。納米力學(xué)測試還可以評估材料在高溫、低溫等極端環(huán)境下的性能表現(xiàn)。江西新能源納米力學(xué)測試方法
納米壓痕技術(shù)也稱深度敏感壓痕技術(shù)(Depth-Sensing Indentation, DSI),是較簡單的測試材料力學(xué)性質(zhì)的方法之一,可以在納米尺度上測量材料的各種力學(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 )。 湖北高校納米力學(xué)測試廠家納米力學(xué)測試應(yīng)用于半導(dǎo)體、生物醫(yī)學(xué)、能源等多個領(lǐng)域,具有普遍前景。
納米拉曼光譜法,納米拉曼光譜法是一種非常有用的測試方法,可以用來研究材料的力學(xué)性質(zhì)。該方法利用激光對材料進(jìn)行激發(fā),通過測量材料產(chǎn)生的拉曼散射光譜來獲得材料的力學(xué)信息。納米拉曼光譜法可以提供關(guān)于材料中分子振動的信息,從而揭示材料的化學(xué)成分和晶格結(jié)構(gòu)。利用納米拉曼光譜法可以研究材料的應(yīng)力分布、材料的強(qiáng)度以及材料在納米尺度下的變形行為等。納米拉曼光譜法具有非接觸、高靈敏度和高分辨率的特點,適用于研究納米尺度材料力學(xué)性質(zhì)的表征。
Berkovich壓頭是納米壓痕硬度計中較常用的。它可以加工得很尖,而且?guī)缀涡螤钤诤苄〕叨葍?nèi)保持自相似,適合于小尺度的壓痕實驗。目前,該類壓頭的加工水平:端部半徑50nm,典型值約40nm,中心線和面的夾角精度為J=0.025°。在納米壓痕硬度測量中,Berkovich壓頭是一種理想的壓頭。優(yōu)點包括:易獲得好的加工質(zhì)量,很小載荷就能產(chǎn)生塑性,能減小摩擦的影響。Cube-corner壓頭因其三個面相互垂直,像立方體的一個角,故取此名稱。壓頭越尖,就會在接觸區(qū)內(nèi)產(chǎn)生理想的應(yīng)力和應(yīng)變。目前,該種壓頭主要用于斷裂韌性(fracture toughness)的研究。它能在脆性材料的壓痕周圍產(chǎn)生很小的規(guī)則裂紋,這樣的裂紋能在相當(dāng)小的范圍內(nèi)用來估計斷裂韌性。錐形壓頭圓錐具有尖的自相似幾何形狀,從模型角度常利用它的軸對稱特性,納米壓痕硬度的許多模型均基于圓錐壓痕。由于難以加工出尖的圓錐金剛石壓頭,它在小尺度實驗中很少使用。納米力學(xué)測試可以應(yīng)用于納米材料的質(zhì)量控制和品質(zhì)檢測,確保產(chǎn)品符合規(guī)定的力學(xué)性能要求。
微納米材料力學(xué)性能測試系統(tǒng)可移動范圍:250mm x 150mm;步長分辨率:50nm;Encoder 分辨率:500nm;較大移動速率:30mm/S;Z stage??梢苿臃秶?0mm;步長分辨率:3nm;較大移動速率:1.9mm/S。原位成像掃描范圍。XY 方向:60μm x 60μm;Z 方向:4μm;成像分辨率:256 x 256 像素點;掃描速率:3Hz;壓頭原位的位置控制精度:<+/-10nm;較大樣品尺寸:150mm- 200mm。納米壓痕試驗:測試硬度及彈性模量(包括隨著連續(xù)壓入深度的變化獲得硬度和彈性模量的分布)以及斷裂韌性、蠕變、應(yīng)力釋放等。 納米劃痕試驗:獲得摩擦系數(shù)、臨界載荷、膜基結(jié)合性質(zhì)。納米摩擦磨損試驗 :評價抗磨損能力。在壓痕、劃痕、磨損前后的SPM原位掃描探針成像: 獲得微區(qū)的形貌組織結(jié)構(gòu)。納米力學(xué)測試旨在探究微觀尺度下材料的力學(xué)性能,為科研和工業(yè)領(lǐng)域提供有力支持。廣西新能源納米力學(xué)測試技術(shù)
在進(jìn)行納米力學(xué)測試前,需要對測試樣品進(jìn)行表面處理和尺寸測量,以確保測試結(jié)果的準(zhǔn)確性。江西新能源納米力學(xué)測試方法
在黏彈性力學(xué)性能測試方面,Yuya 等發(fā)展了AFAM 黏彈性力學(xué)性能測試的理論基礎(chǔ)。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(xué)性能進(jìn)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(jìn)行中間的校準(zhǔn)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(xué)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(yīng)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(jìn)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(jìn)行黏彈性力學(xué)性能測試的方法。江西新能源納米力學(xué)測試方法