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,單晶材料的晶格結構由透射電鏡(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。測量中,把掃描隧道顯微鏡的探針掃描線作為參考柵,把物質原子晶格柵結構作為試件柵,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。借助納米力學測試,可以評估材料在微觀尺度下的耐磨性和耐蝕性。湖南科研院納米力學測試供應商
掃描探針聲學顯微術一般適用于模量范圍在1~300 GPa 的材料。對于更軟的材料,在測試過程中接觸力有可能會對樣品造成損害?;谳p敲模式的原子力顯微鏡多頻成像技術是近年來發(fā)展的一項納米力學測試方法。通過同時激勵和檢測探針多個頻率的響應或探針振動的兩階(或多階) 模態(tài)或探針振動的基頻和高次諧波成分等,可以實現(xiàn)對被測樣品形貌、彈性等性質的快速測量。只要是涉及探針兩個及兩個以上頻率成分的激勵和檢測,均可以歸為多頻成像技術。由于輕敲模式下針尖施加的作用力遠小于接觸狀態(tài)下的作用力,因此基于輕敲模式的多頻成像技術適合于軟物質力學性能的測量。江西科研院納米力學測試方法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。
納米壓痕技術也稱深度敏感壓痕技術(Depth-Sensing Indentation, DSI),是較簡單的測試材料力學性質的方法之一,可以在納米尺度上測量材料的各種力學性質,如載荷-位移曲線、彈性模量、硬度、斷裂韌性、應變硬化效應、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 )。
借助原子力顯微鏡(AFM)的納米力學測試法,利用原子力顯微鏡探針的納米操縱能力對一維納米材料施加彎曲或拉伸載荷。施加彎曲載荷時,原子力顯微鏡探針作用在一維納米懸臂梁結構高自山端國雙固支結構的中心位置,彎曲撓度和載荷通過原子力顯微鏡探針懸曾梁的位移和懸臂梁的剛度獲取,依據(jù)連續(xù)力學理論,由試樣的載荷一撓度曲線獲得其彈性模量、強度和韌性等力學性能參數(shù)。這種方法加載機理簡單,相對拉伸法容易操作,缺點是原子力顯微鏡探針的尺寸與被測納米試樣相比較大,撓度較大時探針的滑動以及試樣中心位置的對準精度嚴重影響測試精度3、借助微機電系統(tǒng)(MEMS)技術的片上納米力學測試法基于 MEMS 的片上納米力學測試法采用 MEMS 微加工工藝將微驅動單元、微傳感單元或試樣集成在同一芯片上,通過微驅動單元對試樣施加載荷,微位移與微力檢測單元檢測試樣變形與加載力,進面獲取試樣的力學性能。納米力學測試可以解決納米材料在微納尺度下的力學問題,為納米器件的設計和制造提供支持。
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量效應以及與頻率相關的流體動力載荷,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。納米力學測試在生物醫(yī)學領域的應用,有助于揭示生物分子和細胞結構的力學特性。紡織納米力學測試實驗室
納米力學測試可以應用于納米材料的質量控制和品質檢測,確保產品符合規(guī)定的力學性能要求。湖南科研院納米力學測試供應商
國內的江西省科學院、清華大學、南昌大學等采用掃描探針顯微鏡系列,如掃描隧道顯微鏡、原子力顯微鏡等,對高精度納米和亞納米量級的光學超光滑表面的粗糙度和微輪廓進行測量研究。天津大學劉安偉等在量子隧道效應的基礎上,建立了適用于平坦表面的掃描隧道顯微鏡微輪廓測量的數(shù)學模型,仿真結果較好地反映了掃描隧道顯微鏡對樣品表面輪廓的測量過程。清華大學李達成等研制成功在線測量超光滑表面粗糙度的激光外差干涉儀,該儀器以穩(wěn)頻半導體激光器作為光源,共光路設計提高了抗外界環(huán)境干擾的能力,其縱向和橫向分辨率分別為0.39nm和0.73μm。李巖等提出了一種基于頻率分裂激光器光強差法的納米測量原理。湖南科研院納米力學測試供應商