江西新能源納米力學(xué)測(cè)試方法

納米測(cè)量技術(shù)是利用改制的掃描隧道顯微鏡進(jìn)行微形貌測(cè)量，這個(gè)技術(shù)已成功的應(yīng)用于石墨表面和生物樣本的納米級(jí)測(cè)量。國(guó)外于1982年發(fā)明并使其發(fā)明者Binnig和Rohrer（美國(guó)）榮獲1986年物理學(xué)諾貝爾獎(jiǎng)的掃描隧道顯微鏡（STM）。1986年，Binnig等人利用掃描隧道顯微鏡測(cè)量近10－18N的表面力，將掃描隧道顯微鏡與探針式輪廓儀相結(jié)合，發(fā)明了原子力顯微鏡，在空氣中測(cè)量，達(dá)到橫向精度3n m和垂直方向0．1n m的分辨率。California大學(xué)S．Alexander等人利用光杠桿實(shí)現(xiàn)的原子力顯微鏡初次獲得了原子級(jí)分辨率的表面圖像。納米力學(xué)測(cè)試還可以評(píng)估材料在高溫、低溫等極端環(huán)境下的性能表現(xiàn)。江西新能源納米力學(xué)測(cè)試方法

納米壓痕技術(shù)也稱深度敏感壓痕技術(shù)（Depth-Sensing Indentation， DSI)，是較簡(jiǎn)單的測(cè)試材料力學(xué)性質(zhì)的方法之一，可以在納米尺度上測(cè)量材料的各種力學(xué)性質(zhì)，如載荷-位移曲線、彈性模量、硬度、斷裂韌性、應(yīng)變硬化效應(yīng)、粘彈性或蠕變行為等。納米壓痕理論，納米壓痕試驗(yàn)中典型的載荷-位移曲線。在加載過(guò)程中試樣表面首先發(fā)生的是彈性變形，隨著載荷進(jìn)一步提高，塑性變形開始出現(xiàn)并逐步增大；卸載過(guò)程主要是彈性變形恢復(fù)的過(guò)程，而塑性變形較終使得樣品表面形成了壓痕。圖中Pmax 為較大載荷，hmax 為較大位移，hf為卸載后的位移，S為卸載曲線初期的斜率。納米硬度的計(jì)算仍采用傳統(tǒng)的硬度公式H =P/A。式中，H 為硬度 (GPa)；P 為較大載荷 ( μ N)，即上文中的 P max ；A 為壓痕面積的投影(nm2 )。 湖北高校納米力學(xué)測(cè)試廠家納米力學(xué)測(cè)試應(yīng)用于半導(dǎo)體、生物醫(yī)學(xué)、能源等多個(gè)領(lǐng)域，具有普遍前景。

納米拉曼光譜法，納米拉曼光譜法是一種非常有用的測(cè)試方法，可以用來(lái)研究材料的力學(xué)性質(zhì)。該方法利用激光對(duì)材料進(jìn)行激發(fā)，通過(guò)測(cè)量材料產(chǎn)生的拉曼散射光譜來(lái)獲得材料的力學(xué)信息。納米拉曼光譜法可以提供關(guān)于材料中分子振動(dòng)的信息，從而揭示材料的化學(xué)成分和晶格結(jié)構(gòu)。利用納米拉曼光譜法可以研究材料的應(yīng)力分布、材料的強(qiáng)度以及材料在納米尺度下的變形行為等。納米拉曼光譜法具有非接觸、高靈敏度和高分辨率的特點(diǎn)，適用于研究納米尺度材料力學(xué)性質(zhì)的表征。

Berkovich壓頭是納米壓痕硬度計(jì)中較常用的。它可以加工得很尖，而且?guī)缀涡螤钤诤苄〕叨葍?nèi)保持自相似，適合于小尺度的壓痕實(shí)驗(yàn)。目前，該類壓頭的加工水平：端部半徑50nm，典型值約40nm，中心線和面的夾角精度為J=0.025°。在納米壓痕硬度測(cè)量中，Berkovich壓頭是一種理想的壓頭。優(yōu)點(diǎn)包括：易獲得好的加工質(zhì)量，很小載荷就能產(chǎn)生塑性，能減小摩擦的影響。Cube-corner壓頭因其三個(gè)面相互垂直，像立方體的一個(gè)角，故取此名稱。壓頭越尖，就會(huì)在接觸區(qū)內(nèi)產(chǎn)生理想的應(yīng)力和應(yīng)變。目前，該種壓頭主要用于斷裂韌性(fracture toughness)的研究。它能在脆性材料的壓痕周圍產(chǎn)生很小的規(guī)則裂紋，這樣的裂紋能在相當(dāng)小的范圍內(nèi)用來(lái)估計(jì)斷裂韌性。錐形壓頭圓錐具有尖的自相似幾何形狀，從模型角度常利用它的軸對(duì)稱特性，納米壓痕硬度的許多模型均基于圓錐壓痕。由于難以加工出尖的圓錐金剛石壓頭，它在小尺度實(shí)驗(yàn)中很少使用。納米力學(xué)測(cè)試可以應(yīng)用于納米材料的質(zhì)量控制和品質(zhì)檢測(cè)，確保產(chǎn)品符合規(guī)定的力學(xué)性能要求。

微納米材料力學(xué)性能測(cè)試系統(tǒng)可移動(dòng)范圍：250mm x 150mm；步長(zhǎng)分辨率：50nm；Encoder 分辨率：500nm；較大移動(dòng)速率：30mm/S；Z stage?？梢苿?dòng)范圍：50mm；步長(zhǎng)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(cè)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(píng)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(cè)試旨在探究微觀尺度下材料的力學(xué)性能，為科研和工業(yè)領(lǐng)域提供有力支持。廣西新能源納米力學(xué)測(cè)試技術(shù)

在進(jìn)行納米力學(xué)測(cè)試前，需要對(duì)測(cè)試樣品進(jìn)行表面處理和尺寸測(cè)量，以確保測(cè)試結(jié)果的準(zhǔn)確性。江西新能源納米力學(xué)測(cè)試方法

在黏彈性力學(xué)性能測(cè)試方面，Yuya 等發(fā)展了AFAM 黏彈性力學(xué)性能測(cè)試的理論基礎(chǔ)。隨后，Killgore 等將單點(diǎn)測(cè)試拓展到成像測(cè)試，對(duì)二元聚合物的黏彈性力學(xué)性能進(jìn)行了定量化成像，獲得了存儲(chǔ)模量和損耗模量的分布圖。Hurley 等發(fā)展了一種不需要進(jìn)行中間的校準(zhǔn)測(cè)試過(guò)程而直接測(cè)量損耗因子的方法。Tung 等采用二維流體動(dòng)力學(xué)函數(shù)，考慮探針接近樣品表面時(shí)的阻尼和附加質(zhì)量效應(yīng)以及與頻率相關(guān)的流體動(dòng)力載荷，對(duì)黏彈性阻尼損耗測(cè)試進(jìn)行了修正。周錫龍等研究了探針不同階模態(tài)對(duì)黏彈性測(cè)量靈敏度的影響，提出了一種利用軟懸臂梁的高階模態(tài)進(jìn)行黏彈性力學(xué)性能測(cè)試的方法。江西新能源納米力學(xué)測(cè)試方法