應(yīng)用舉例:納米纖維拉伸測試,納米力學(xué)測試單軸拉伸測試是納米纖維定量力學(xué)分析較常見的方法。用Pt-EBID將納米纖維兩端分別固定在FT-S微力傳感探針和樣品架上,拉伸直至斷裂。從應(yīng)力-應(yīng)變曲線計(jì)算得到混合納米纖維的平均屈服/極限拉伸強(qiáng)度為375MPa/706Mpa,金納米纖維的平均屈服/極限拉伸強(qiáng)度為451MPa/741Mpa。對單根納米纖維進(jìn)行各種機(jī)械性能的定量測試需要通用性極高的儀器。這類設(shè)備必須能進(jìn)行納米機(jī)器人制樣和力學(xué)測試。并且由于納米纖維軸向形變(延長)小,高位移分辨率和優(yōu)異的位置穩(wěn)定性(位置漂移小)對于精確一定測量是至關(guān)重要的。碳納米管、石墨烯等納米材料,因獨(dú)特力學(xué)性能,備受關(guān)注。甘肅納米力學(xué)測試廠家直銷
原位納米力學(xué)測試系統(tǒng)(nanoindentation,instrumented-indentation testing,depth-sensing indentation,continuous-recording indentation,ultra low load indentation)是一類先進(jìn)的材料表面力學(xué)性能測試儀器。該類儀器裝有高分辨率的致動(dòng)器和傳感器,可以控制和監(jiān)測壓頭在材料中的壓入和退出,能提供高分辨率連續(xù)載荷和位移的測量。包括壓痕硬度和劃痕硬度兩種工作模式,主要應(yīng)用于測試各種薄膜(包括厚度小于100納米的超薄膜、多層復(fù)合膜、抗磨損膜、潤滑膜、高分子聚合物膜、生物膜等)、多相復(fù)合材料的基體本構(gòu)和界面、金屬陣列復(fù)合材料、類金剛石碳涂層(DLC)、半導(dǎo)體材料、MEMS、生物醫(yī)學(xué)樣品(包括骨、牙齒、血管等)和生物材料、等在nano水平上的力學(xué)特性,還可以進(jìn)行納米機(jī)械加工。通過探針壓痕或劃痕來獲得材料微區(qū)的硬度、彈性模量、摩擦系數(shù)、磨損率、斷裂剛度、失效、蠕變、應(yīng)力釋放、分層、粘附力(結(jié)合力)、存儲(chǔ)模量、損失模量等力學(xué)數(shù)據(jù)。甘肅納米力學(xué)測試納米力學(xué)測試可以解決納米材料在制備和應(yīng)用過程中的力學(xué)問題,提高納米材料的性能和穩(wěn)定性。
納米科學(xué)與技術(shù)是近二十年來發(fā)展起來的一門前沿和交叉學(xué)科,納米力學(xué)作為其中的一個(gè)分支,對其他分支學(xué)科如納米材料學(xué)、物理學(xué)、生物醫(yī)學(xué)等都有著重要的支撐作用。下面簡要介紹一下目前應(yīng)用較普遍的兩類微納米力學(xué)測試方法:納米壓痕方法和基于原子力顯微鏡的納米力學(xué)測試方法。納米壓痕是20 世紀(jì)90 年代初期快速發(fā)展起來的一種微納米力學(xué)測試方法,是研究微納米尺度材料力學(xué)性能的重要方法之一,在科研和工業(yè)領(lǐng)域都有著普遍的應(yīng)用。納米壓痕的壓入深度在一般在納米量級(jí),遠(yuǎn)小于傳統(tǒng)壓痕的微米或毫米量級(jí)。限于光學(xué)顯微鏡的分辨率,無法直接對納米壓痕的尺寸進(jìn)行精確測量。
微納米材料力學(xué)性能測試系統(tǒng)可移動(dòng)范圍:250mm x 150mm;步長分辨率:50nm;Encoder 分辨率:500nm;較大移動(dòng)速率:30mm/S;Z stage。可移動(dòng)范圍:50mm;步長分辨率:3nm;較大移動(dòng)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(diǎn);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(yàn):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(yàn):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(yàn) :評價(jià)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)測試可以揭示納米材料在受力過程中的微觀結(jié)構(gòu)變化和能量耗散機(jī)制。
當(dāng)前納米力學(xué)主要應(yīng)用的測試手段是納米壓痕和基于原子力顯微鏡(AFM) 的力—距離曲線方法,實(shí)際上還有另外一種基于AFM 的納米力學(xué)測試方法——掃描探針聲學(xué)顯微術(shù)(atomic force acoustic microscopy,AFAM)。AFAM具有分辨率高、成像速度快、相對誤差低、力學(xué)性能敏感度高等優(yōu)點(diǎn)。然而,目前AFAM 的應(yīng)用還不夠普遍,相關(guān)領(lǐng)域的學(xué)者對AFAM 了解和使用的還不多。為此,我們在前期研究的基礎(chǔ)上,經(jīng)過整理和凝練,形成了這部專著,目的是推動(dòng)AFAM這種新型納米力學(xué)測量方法在國內(nèi)的普遍應(yīng)用。納米力學(xué)測試的前沿研究方向包括多功能材料力學(xué)、納米結(jié)構(gòu)動(dòng)力學(xué)等領(lǐng)域。陜西納米力學(xué)測試方法
納米力學(xué)測試可以應(yīng)用于納米材料的研究和開發(fā),以及納米器件的設(shè)計(jì)和制造。甘肅納米力學(xué)測試廠家直銷
即使源電阻大幅降低至1MW,對一個(gè)1mV的信號(hào)的測量也接近了理論極限,因此要使用一個(gè)普通的數(shù)字多用表(DMM)進(jìn)行測量將變得十分困難。除了電壓或電流靈敏度不夠高之外,許多DMM在測量電壓時(shí)的輸入偏移電流很高,而相對于那些納米技術(shù)[3]常常需要的、靈敏度更高的低電平DC測量儀器而言,DMM的輸入電阻又過低。這些特點(diǎn)增加了測量的噪聲,給電路帶來不必要的干擾,從而造成測量的誤差。系統(tǒng)搭建完畢后,必須對其性能進(jìn)行校驗(yàn),而且消除潛在的誤差源。誤差的來源可以包括電纜、連接線、探針[5]、沾污和熱量。下面的章節(jié)中將對降低這些誤差的一些途徑進(jìn)行探討。甘肅納米力學(xué)測試廠家直銷