對(duì)納米材料和納米器件的研究和發(fā)展來(lái)說(shuō)，表征和檢測(cè)起著至關(guān)重要的作用。由于人們對(duì)納米材料和器件的許多基本特征、結(jié)構(gòu)和相互作用了解得還不很充分，使其在設(shè)計(jì)和制造中存在許多的盲目性，現(xiàn)有的測(cè)量表征技術(shù)就存在著許多問(wèn)題。此外，由于納米材料和器件的特征長(zhǎng)度很小，測(cè)量時(shí)產(chǎn)生很大擾動(dòng)，以至產(chǎn)生的信息并不能完全表示其本身特性。這些都是限制納米測(cè)量技術(shù)通用化和應(yīng)用化的瓶頸，因此，納米尺度下的測(cè)量無(wú)論是在理論上，還是在技術(shù)和設(shè)備上都需要深入研究和發(fā)展。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。廣東空心納米力學(xué)測(cè)試廠家

當(dāng)前納米力學(xué)主要應(yīng)用的測(cè)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(cè)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(duì)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(duì)AFAM 了解和使用的還不多。為此，我們?cè)谇捌谘芯康幕A(chǔ)上，經(jīng)過(guò)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(cè)量方法在國(guó)內(nèi)的普遍應(yīng)用。陜西科研院納米力學(xué)測(cè)試?yán)眉{米力學(xué)測(cè)試，可以對(duì)納米材料的彈性形變和塑性形變進(jìn)行精細(xì)分析。

納米力學(xué)測(cè)試儀，納米力學(xué)測(cè)試儀是用于測(cè)量納米尺度下材料力學(xué)性質(zhì)的專屬設(shè)備。納米力學(xué)測(cè)試儀可以進(jìn)行納米級(jí)別的壓痕測(cè)試、拉伸測(cè)試和扭曲測(cè)試等。它通常配備有納米壓痕儀、納米拉曼光譜儀等附件，可以實(shí)現(xiàn)多種力學(xué)性質(zhì)的測(cè)試。納米力學(xué)測(cè)試儀的使用需要在納米級(jí)別下進(jìn)行精細(xì)調(diào)節(jié)，并確保測(cè)試精度和重復(fù)性。它普遍應(yīng)用于納米材料的強(qiáng)度研究、納米薄膜的力學(xué)性質(zhì)測(cè)試及納米器件的力學(xué)性能等方面。綜上所述，納米尺度下材料力學(xué)性質(zhì)的測(cè)試方法多種多樣，每種方法都有其獨(dú)特的優(yōu)勢(shì)和適用范圍。

納米壓痕法：納米壓痕硬度法是一類測(cè)量材料表面力學(xué)性能 的先進(jìn)技術(shù)。其原理是在加載過(guò)程中 試樣表面在壓頭作用下首先發(fā)生彈性變形，隨著載荷的增加試樣開始發(fā)生塑性變形，加載曲線呈非線性，卸載曲線反映被測(cè)物體的彈性恢復(fù)過(guò)程。通過(guò)分析加卸載曲線可以得到材料的硬度和彈性模量等參量。納米壓痕法不只可以測(cè)量材料的硬度和彈性模量，還可以根據(jù)壓頭壓縮過(guò)程中脆性材料產(chǎn)生的裂紋估算材料的斷裂韌性，根據(jù)材料的位移壓力曲線與時(shí)間的相關(guān)性獲悉材料的蠕變特性。除此之外，納米壓痕法還用于納米膜厚度、微結(jié)構(gòu)，如微梁的剛度與撓度等的測(cè)量。通過(guò)納米力學(xué)測(cè)試，我們可以深入了解納米材料在受到外力作用時(shí)的變形和破壞機(jī)制。

與傳統(tǒng)硬度計(jì)算不同的是，A 值不是由壓痕照片得到，而是根據(jù) “接觸深度” hc(nm) 計(jì)算得到的。具體關(guān)系式需通過(guò)試驗(yàn)來(lái)確定，根據(jù)壓頭形狀的不同，一般采用多項(xiàng)式擬合的方法，比如針對(duì)三角錐形壓頭，其擬合結(jié)果為：A = 24.5 + 793hc + 4238+ 332+ 0.059+0.069+ 8.68+ 35.4+ 36. 9式中 “接觸深度”hc由下式計(jì)算得出：hc = h - ε P max/S，式中，ε是與壓頭形狀有關(guān)的常數(shù)，對(duì)于球形或三角錐形壓頭可以取ε = 0.75。而S的值可以通過(guò)對(duì)載荷-位移曲線的卸載部分進(jìn)行擬合，再對(duì)擬合函數(shù)求導(dǎo)得出，即，式中Q 為擬合函數(shù)。這樣通過(guò)試驗(yàn)得到載荷-位移曲線，測(cè)量和計(jì)算試驗(yàn)過(guò)程中的載荷 P、壓痕深度h和卸載曲線初期的斜率S，就可以得到樣品的硬度值。該技術(shù)通過(guò)記錄連續(xù)的載荷-位移、加卸載曲線，可以獲得材料的硬度、彈性模量、屈服應(yīng)力等指標(biāo)，它克服了傳統(tǒng)壓痕測(cè)量只適用于較大尺寸試樣以及只能獲得材料的塑性性質(zhì)等缺陷，同時(shí)也提高了硬度的檢測(cè)精度，使得邊加載邊測(cè)量成為可能，為檢測(cè)過(guò)程的自動(dòng)化和數(shù)字化創(chuàng)造了條件。納米力學(xué)測(cè)試可以用于評(píng)估納米材料的性能和質(zhì)量，以確保其在實(shí)際應(yīng)用中的可靠性。陜西科研院納米力學(xué)測(cè)試

測(cè)試設(shè)置需精確控制實(shí)驗(yàn)條件，以消除外部干擾，確保實(shí)驗(yàn)結(jié)果的準(zhǔn)確性。廣東空心納米力學(xué)測(cè)試廠家

德國(guó)：T．Gddenhenrich等研制了電容式位移控制微懸臂原子力顯微鏡。在PTB進(jìn)行了一系列稱為1nm級(jí)尺寸精度的計(jì)劃項(xiàng)目，這些研究包括：①．提高直線和角度位移的計(jì)量；②．研究高分辨率檢測(cè)與表面和微結(jié)構(gòu)之間的物理相互作用，從而給出微形貌、形狀和尺寸的測(cè)量。已完成亞納米級(jí)的一維位移和微形貌的測(cè)量。中國(guó)計(jì)量科學(xué)研究院研制了用于研究多種微位移測(cè)量方法標(biāo)準(zhǔn)的高精度微位移差拍激光干涉儀。中國(guó)計(jì)量科學(xué)研究院、清華大學(xué)等研制了用于大范圍納米測(cè)量的差拍法―珀干涉儀，其分辨率為0．3nm，測(cè)量范圍±1．1μm，總不確定度優(yōu)于3．5nm。中國(guó)計(jì)量學(xué)院朱若谷提出了一種能補(bǔ)償環(huán)境影響、插入光纖傳光介質(zhì)的補(bǔ)償式光纖雙法布里―珀羅微位移測(cè)量系統(tǒng)，適合于納米級(jí)微位移測(cè)量，可用于檢定其它高精度位移傳感器、幾何量計(jì)量等。廣東空心納米力學(xué)測(cè)試廠家