核工業(yè)納米力學(xué)測試模塊

AFAM 方法較早是由德國佛羅恩霍夫無損檢測研究所Rabe 等在1994 年提出的。1996 年Rabe 等詳細(xì)分析了探針自由狀態(tài)以及針尖與樣品表面接觸情況下微懸臂的動力學(xué)特性，建立了針尖與樣品接觸時共振頻率與接觸剛度之間的定量化關(guān)系。之后，他們還給出了考慮針尖與樣品側(cè)向接觸、針尖高度及微懸臂傾角影響的微懸臂振動特征方程。他們在這方面的主要工作奠定了AFAM 定量化測試的理論基礎(chǔ)。Reinstaedtler 等利用光學(xué)干涉法對探針懸臂梁的振動模態(tài)進(jìn)行了測量。Turner 等采用解析方法和數(shù)值方法對比了針尖樣品之間分別存在線性和非線性相互作用時，點質(zhì)量模型和Euler-Bernoulli 梁模型描述懸臂梁動態(tài)特性的異同。碳納米管、石墨烯等納米材料，因獨特力學(xué)性能，備受關(guān)注。核工業(yè)納米力學(xué)測試模塊

納米劃痕法，納米劃痕硬度計主要是通過測量壓頭在法向和切向上的載荷和位移的連續(xù)變化過程，進(jìn)而研究材料的摩擦性能、塑性性能和斷裂性能的。納米劃痕儀器的設(shè)計主要有兩種方案 納米劃痕計和壓痕計，合二為一即劃痕計的法向力和壓痕深度由高分辨率的壓痕計提供，同時記錄勻速移動的試樣臺的位移，使壓頭沿試樣表面進(jìn)行刻劃，切向力由壓桿上的兩個相互垂直的力傳感器測量納米劃痕硬度計和壓痕計相互單獨。納米劃痕硬度計，不只可以研究材料的摩擦磨損行為，還普遍應(yīng)用于薄膜的粘著失效和黏彈行為。對刻劃材料來說，不只載荷和壓入深度是重要的參數(shù)，而且殘余劃痕的深度、寬度、凸起的高度在研究接觸壓力和實際摩擦也是十分重要的。目前，該類儀器已普遍應(yīng)用于各種電子薄膜、汽車噴漆、膠卷、光學(xué)鏡 頭、磁盤、化妝品(指甲油和口紅)等的質(zhì)量檢測。黑龍江納米力學(xué)測試技術(shù)納米力學(xué)測試還可以用于研究納米結(jié)構(gòu)材料的斷裂行為和變形機(jī)制。

有限元數(shù)值分析方面，Hurley 等分別基于解析模型和有限元模型兩種數(shù)據(jù)分析方法測量了鈮薄膜的壓入模量，并進(jìn)行了對比。Espinoza-Beltran 等考慮探針微懸臂的傾角、針尖高度、梯形橫截面、材料各向異性等的影響，給出了一種將實驗測試和有限元優(yōu)化分析相結(jié)合，確定針尖樣品面外和面內(nèi)接觸剛度的方法。有限元分析方法綜合考慮了實際情況中的多種影響因素，精度相對較高。Kopycinska-Muller 等研究了AFAM 測試過程中針尖樣品微納米尺度下的接觸力學(xué)行為。Killgore 等提出了一種通過檢測探針接觸共振頻率變化對針尖磨損進(jìn)行連續(xù)測量的方法。

納米硬度計主要由移動線圈、加載單元、金剛石壓頭和控制單元4部分組成。壓頭及其所在軸的運動由移動線圈控制，改變線圈電流的大小即可實現(xiàn)壓頭的軸向位移，帶動壓頭垂直壓向試件表面，在試件表面產(chǎn)生壓力。移動線圈設(shè)計的關(guān)鍵在于既要滿足較大量程的需要，還必須有很高的分辨率，以實現(xiàn)納米級的位移和精確測量。壓頭載荷的測量和控制是通過應(yīng)變儀來實現(xiàn)的。應(yīng)變儀發(fā)出的信號再反饋到移動線圈上．如此可進(jìn)行閉環(huán)控制，以實現(xiàn)限定載荷和壓深痕實驗。整個壓入過程完全由微機(jī)自動控制進(jìn)行?？稍诰€測量位移與相應(yīng)的載荷，并建立兩者之間的關(guān)系壓頭大多為金剛石壓頭，常用的壓頭有Berkovich壓頭、Cube Corner壓頭和Conical壓頭。納米力學(xué)測試在生物醫(yī)學(xué)領(lǐng)域，助力研究細(xì)胞力學(xué)行為，揭示疾病發(fā)生機(jī)制。

用戶可設(shè)計自定義的測試程序和測試模式：①FT-NTP納米力學(xué)測試平臺,是一個5軸納米機(jī)器人系統(tǒng),能夠在絕大部分全尺寸的SEM中對微納米結(jié)構(gòu)進(jìn)行精確的納米力學(xué)測試。②FT-nMSC模塊化系統(tǒng)控制器,其連接納米力學(xué)測試平臺,同步采集力和位移數(shù)據(jù)。其較大特點是該控制器提供硬。件級別的傳感器保護(hù)模式,防止微力傳感探針和微鑷子的力學(xué)過載。③FT-nHCM手動控制模塊,其配置的兩個操控桿方便手動控制納米力學(xué)測試平臺。④帶接線口的SEM法蘭,實現(xiàn)模塊化系統(tǒng)控制器和納米力學(xué)測試平臺的通訊。納米力學(xué)測試技術(shù)的發(fā)展為納米材料在能源、環(huán)保等領(lǐng)域的應(yīng)用提供了更多可能性。重慶工業(yè)納米力學(xué)測試模塊

納米力學(xué)測試還可以揭示納米材料的表面特性和表面反應(yīng)動力學(xué)。核工業(yè)納米力學(xué)測試模塊

日本：S．Yoshida主持的Yoshida納米機(jī)械項目主要進(jìn)行以下二個方面的研究：⑴．利用改制的掃描隧道顯微鏡進(jìn)行微形貌測量，已成功的應(yīng)用于石墨表面和生物樣本的納米級測量；⑵．利用激光干涉儀測距，在激光干涉儀中其開發(fā)的雙波長法限制了空氣湍流造成的誤差影響；其實驗裝置具有1n m的測量控制精度。日本國家計量研究所（NRLM）研制了一套由穩(wěn)頻塞曼激光光源、四光束偏振邁克爾干涉儀和數(shù)據(jù)分析電子系統(tǒng)組成的新型干涉儀，該所精密測量已涉及一些基本常數(shù)的決定這一類的研究，如硅晶格間距、磁通量等，其掃描微動系統(tǒng)主要采用基于柔性鉸鏈機(jī)構(gòu)的微動工作臺。核工業(yè)納米力學(xué)測試模塊

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