四川金屬納米力學(xué)測試原理

經(jīng)過三十年的發(fā)展，目前科學(xué)家在AFM 基礎(chǔ)上實(shí)現(xiàn)了多種測量和表征材料不同性能的應(yīng)用模式。利用原子力顯微鏡，人們實(shí)現(xiàn)了對化學(xué)反應(yīng)前后化學(xué)鍵變化的成像，研究了化學(xué)鍵的角對稱性質(zhì)以及分子的側(cè)向剛度。Ternes 等測量了在材料表面移動單個原子所需要施加的作用力。各種不同的應(yīng)用模式可以獲得被測樣品表面納米尺度力、熱、聲、電、磁等各個方面的性能。基于AFM 的定量化納米力學(xué)測試方法主要有力—距離曲線測試、掃描探針聲學(xué)顯微術(shù)和基于輕敲模式的動態(tài)多頻技術(shù)。摩擦學(xué)測試在納米力學(xué)領(lǐng)域具有重要地位，為減少能源損耗提供解決方案。四川金屬納米力學(xué)測試原理

AFAM 方法提出之后，不少研究者對方法的準(zhǔn)確度和靈敏度方面進(jìn)行了研究。Hurley 等分析了空氣濕度對AFAM 定量化測量結(jié)果的影響。Rabe 等分析了探針基片對AFAM 定量化測量的影響。Hurley 等詳細(xì)對比了AFAM 單點(diǎn)測試與納米壓痕以及聲表面波譜方法的測試原理、空間分辨率、適用性及測試優(yōu)缺點(diǎn)等。Stan 等提出一種雙參考材料的方法，此方法不需要了解針尖的力學(xué)性能，可以在一定程度上提高測試的準(zhǔn)確度。他們還提出了一種基于多峰接觸的接觸力學(xué)模型，在一定程度上可以提高測試的準(zhǔn)確度。Turner 等通過嚴(yán)格的理論推導(dǎo)研究了探針不同階彎曲振動和扭轉(zhuǎn)振動模態(tài)的靈敏度問題。Muraoka提出一種在探針微懸臂末端附加集中質(zhì)量的方法，以提高測試靈敏度。Rupp 等對AFAM測試過程中針尖樣品之間的非線性相互作用進(jìn)行了研究。四川高校納米力學(xué)測試設(shè)備納米力學(xué)測試可以用于研究納米材料的界面行為和相互作用，為納米材料的應(yīng)用提供理論基礎(chǔ)。

SFM納米力學(xué)測試。在掃描隧道顯微鏡(STM)發(fā)明以后,基于STM,人們又陸續(xù)發(fā)展一系列相似的掃描成像顯微技術(shù),它們包括原子力顯微鏡(AFM)、摩擦力顯微鏡(FFM)、磁力顯微鏡、靜電力顯微等,統(tǒng)稱為掃描力顯微鏡(SFM)。由于這些掃描力顯微鏡成像的工作原理是基于探針與被測樣品之間的原子力、摩擦力、磁力或靜電力,因此,它們自然地成為測量探針與被測樣品之間微觀原子力、摩擦力、磁力或靜電力的有力工具。采用原子力顯微鏡對飽和鐵轉(zhuǎn)鐵蛋白和脫鐵轉(zhuǎn)鐵蛋白與轉(zhuǎn)鐵蛋白抗體之間的相互作用進(jìn)行研究通過原子力顯微鏡對分子間力的曲線進(jìn)行探測,比較飽和鐵轉(zhuǎn)鐵蛋白和脫鐵轉(zhuǎn)鐵蛋白與抗體之間的作用力的差異。

納米力學(xué)（Nanomechanics）是研究納米范圍物理系統(tǒng)的基本力學(xué)（彈性，熱和動力過程）的一個分支。納米力學(xué)為納米技術(shù)提供科學(xué)基礎(chǔ)。作為基礎(chǔ)科學(xué)，納米力學(xué)以經(jīng)驗(yàn)原理（基本觀察）為基礎(chǔ)，包括：一般力學(xué)原理和物體變小而出現(xiàn)的一些特別原理。納米力學(xué)（Nanomechanics）是研究納米范圍物理系統(tǒng)基本力學(xué)性質(zhì)（彈性，熱和動力過程）的納米科學(xué)的一個分支。納米力學(xué)為納米技術(shù)提供了科學(xué)基礎(chǔ)。納米力學(xué)是經(jīng)典力學(xué)，固態(tài)物理，統(tǒng)計力學(xué)，材料科學(xué)和量子化學(xué)等的交叉學(xué)科。借助納米力學(xué)測試，可以評估材料在微觀尺度下的耐磨性和耐蝕性。

日本：S．Yoshida主持的Yoshida納米機(jī)械項(xiàng)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(shí)驗(yàn)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。納米力學(xué)測試助力新能源材料研發(fā)，提高能量轉(zhuǎn)換效率。山西半導(dǎo)體納米力學(xué)測試

納米力學(xué)測試需要使用專屬的納米力學(xué)測試儀器，如納米壓痕儀和納米拉伸儀等。四川金屬納米力學(xué)測試原理

隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，納米尺度材料的研究變得越來越重要。納米尺度材料具有獨(dú)特的力學(xué)性質(zhì)，與傳統(tǒng)材料相比有著許多不同之處。為了深入了解和研究納米尺度材料的力學(xué)性質(zhì)，科學(xué)家們不斷開發(fā)出各種先進(jìn)的測試方法。在本文中，我將分享一些納米尺度下常用的材料力學(xué)性質(zhì)測試方法，研究人員可以根據(jù)具體需求選擇適合的方法來進(jìn)行材料力學(xué)性質(zhì)的測試與研究。納米尺度下力學(xué)性質(zhì)的研究對于深入了解材料的力學(xué)行為、提高材料性能以及開發(fā)新材料具有重要意義。希望本文所分享的方法能夠?qū)ο嚓P(guān)研究和應(yīng)用提供一定的指導(dǎo)和幫助。四川金屬納米力學(xué)測試原理