目前微納米力學性能測試方法的發展趨勢主要向快速定量化以及動態模式發展,測試對象也越來越多地涉及軟物質、生物材料等之前較難測試的樣品。另外,納米力學測試方法的標準化也在逐步推進。建立標準化的納米力學測試方法標志著相關測試方法的逐漸成熟,對納米科學和技術的發展也具有重要的推動作用。絕大多數的納米力學測試都需要復雜的樣品制備過程。為了使樣品制備簡單化和人性化,FT-NMT03采用能夠感知力的微鑷子和不同形狀的微力傳感探針針尖來實現對微納結構的精確提取、轉移直至將其固定在測試平臺上。總而言之,集中納米操作以及力學-電學性能同步測試功能于一體的FT-NMT03能夠滿足幾乎所有的納米力學測試需求。原子力顯微鏡(AFM)在納米力學測試中發揮著重要作用,可實現高分辨率成像。海南核工業納米力學測試供應商
將近場聲學和掃描探針顯微術相結合的掃描探針聲學顯微術是近些年來發展的納米力學測試方法。掃描探針聲學顯微術有多種應用模式,如超聲力顯微術(ultrasonic force microscopy,UFM)、原子力聲學顯微術(atomic force acoustic microscopy,AFAM)、超聲原子力顯微術(ultrasonic atomic force microscopy,UAFM),掃描聲學力顯微術(scanning acoustic force microscopy,SAFM)等。在以上幾種應用模式中,以基于接觸共振檢測的AFAM 和UAFM 這兩種方法應用較為普遍,有時也將它們統稱為接觸共振力顯微術(contact resonance force microscopy,CRFM)。海南核工業納米力學測試供應商納米力學測試還可以用于研究納米結構材料的斷裂行為和變形機制。
應用舉例:納米纖維拉伸測試,納米力學測試單軸拉伸測試是納米纖維定量力學分析較常見的方法。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。從應力-應變曲線計算得到混合納米纖維的平均屈服/極限拉伸強度為375MPa/706Mpa,金納米纖維的平均屈服/極限拉伸強度為451MPa/741Mpa。對單根納米纖維進行各種機械性能的定量測試需要通用性極高的儀器。這類設備必須能進行納米機器人制樣和力學測試。并且由于納米纖維軸向形變(延長)小,高位移分辨率和優異的位置穩定性(位置漂移小)對于精確一定測量是至關重要的。
中國計量學院朱若谷、浙江大學陳本永等提出了一種通過測量雙法布里一boluo干涉儀透射光強基波幅值差或基波等幅值過零時間間隔的方法進行納米測量的理論基礎,給出了檢測掃描探針振幅變化的新方法。中國科學院北京電子顯微鏡實驗室成功研制了一臺使用光學偏轉法檢測的原子力顯微鏡,通過對云母、光柵、光盤等樣品的觀測證明該儀器達到原子分辨率,較大掃描范圍可達7μm×7μm。浙江大學卓永模等研制成功雙焦干涉球面微觀輪廓儀,解決了對球形表面微觀輪廓進行亞納米級的非接觸精密測量問題,該系統具有0.1nm的縱向分辨率及小于2μm的橫向分辨率。納米力學測試可以解決納米材料在高溫、低溫和高壓等極端環境下的力學問題,提高納米材料的穩定性和可靠性。
常把納米力學當納米技術的一個分支,即集中在工程納米結構和納米系統力學性質的應用面。納米系統的例子,包括納米顆粒,納米粉,納米線,納米棍,納米帶,納米管,包括碳納米管和硼氮納米管,單殼,納米膜,納米包附,納米復合物/納米結構材料(有納米顆粒分散在內的液體),納米摩托等。納米力學一些已確立的領域是:納米材料,納米摩檫學(納米范疇的摩檫,摩損和接觸力學),納米機電系統,和納米應用流體學(Nanofluidics)。作為基礎科學,納米力學是以經驗原理(基本觀察)為基礎。包括:1.一般力學原理;2.由于研究或探索的物體變小而出現的一些特別原理。通過納米力學測試,可評估納米材料在極端環境下的可靠性。貴州工業納米力學測試
測試設置需精確控制實驗條件,以消除外部干擾,確保實驗結果的準確性。海南核工業納米力學測試供應商
納米壓痕獲得的材料信息也比較豐富,既可以通過靜態力學性能測試獲得材料的硬度、彈性模量、斷裂韌性、相變(疇變) 等信息,也可以通過動態力學性能測試獲得被測樣品的存儲模量、損耗模量或損耗因子等。另外,動態納米壓痕技術還可以實現對材料微納米尺度存儲模量和損耗模量的模量成像(modulus mapping)。圖1 是美國Hysitron 公司生產的TI-900 Triboindenter 納米壓痕儀的實物圖。納米壓痕作為一種較通用的微納米力學測試方法,目前仍然有不少研究者致力于對其方法本身的改進和發展。海南核工業納米力學測試供應商