福建材料科學(xué)納米力學(xué)測(cè)試模塊

量子效應(yīng)決定物理系統(tǒng)內(nèi)個(gè)別原子間的相互作用力。在納米力學(xué)中用一些原子間勢(shì)能的平均數(shù)學(xué)模型引入量子效應(yīng)。在經(jīng)典多體動(dòng)力學(xué)內(nèi)加入原子間勢(shì)能提供了納米結(jié)構(gòu)和原子尺寸決定性的力學(xué)模型。數(shù)據(jù)方法求解這些模型稱為分子動(dòng)力學(xué)（MD），有時(shí)稱為分子力學(xué)。非決定性數(shù)字近似包括蒙特卡羅，動(dòng)力蒙卡羅和其它方法?，F(xiàn)代的數(shù)字工具也包括交叉通用近似，允許同時(shí)和連續(xù)利用原子尺寸的模型。發(fā)展這些復(fù)雜的模型是另一應(yīng)用力學(xué)的研究課題。利用納米力學(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。福建材料科學(xué)納米力學(xué)測(cè)試模塊

目前納米壓痕在科研界和工業(yè)界都得到了普遍的應(yīng)用，但是它仍然存在一些難以克服的缺點(diǎn)，比如納米壓痕實(shí)際上是對(duì)材料有損的測(cè)試，尤其是對(duì)于薄膜來說；其壓針的曲率半徑一般在50 nm 以上，由于分辨率的限制，不能對(duì)更小尺度的納米結(jié)構(gòu)進(jìn)行測(cè)試；納米壓痕的掃描功能不強(qiáng)，掃描速度相對(duì)較慢，無法捕捉材料在外場(chǎng)作用下動(dòng)態(tài)性能的變化。基于AFM 的納米力學(xué)測(cè)試方法是另一類被普遍應(yīng)用的測(cè)試方法。1986 年，Binnig 等發(fā)明了頭一臺(tái)原子力顯微鏡(AFM)。AFM 克服了之前掃描隧道顯微鏡(STM) 只能對(duì)導(dǎo)電樣品或半導(dǎo)體樣品進(jìn)行成像的限制，可以實(shí)現(xiàn)對(duì)絕緣體材料表面原子尺度的成像，具有更普遍的應(yīng)用范圍。AFM 利用探針作為傳感器對(duì)樣品表面進(jìn)行測(cè)試，不只可以獲得樣品表面的形貌信息，還可以實(shí)現(xiàn)對(duì)材料微區(qū)物理、化學(xué)、力學(xué)等性質(zhì)的定量化測(cè)試。目前，AFM 普遍應(yīng)用于物理學(xué)、化學(xué)、材料學(xué)、生物醫(yī)學(xué)、微電子等眾多領(lǐng)域。廣東空心納米力學(xué)測(cè)試方法納米力學(xué)測(cè)試對(duì)于理解納米材料在極端條件下的力學(xué)行為具有重要意義，如高溫、高壓等。

常把納米力學(xué)當(dāng)納米技術(shù)的一個(gè)分支，即集中在工程納米結(jié)構(gòu)和納米系統(tǒng)力學(xué)性質(zhì)的應(yīng)用面。納米系統(tǒng)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(fù)合物/納米結(jié)構(gòu)材料（有納米顆粒分散在內(nèi)的液體），納米摩托等。納米力學(xué)一些已確立的領(lǐng)域是：納米材料，納米摩檫學(xué)（納米范疇的摩檫，摩損和接觸力學(xué)），納米機(jī)電系統(tǒng)，和納米應(yīng)用流體學(xué)（Nanofluidics）。作為基礎(chǔ)科學(xué)，納米力學(xué)是以經(jīng)驗(yàn)原理（基本觀察）為基礎(chǔ)。包括：1.一般力學(xué)原理；2.由于研究或探索的物體變小而出現(xiàn)的一些特別原理。

分子微納米材料在超聲診療學(xué)中的應(yīng)用，分子影像可以非侵入性探測(cè)體內(nèi)生理和病理情況的變化,有利于研究疾病的病因、發(fā)生、發(fā)展及轉(zhuǎn)歸。近年來由于微納米技術(shù)的飛速發(fā)展，超聲分子影像也取得了長(zhǎng)足的進(jìn)步。微納米材料具有獨(dú)特的優(yōu)點(diǎn)，可以負(fù)載多種藥物/分子、容易進(jìn)行理化修飾、可以進(jìn)行多重靶向運(yùn)輸?shù)取Ｍㄟ^與超聲結(jié)合可以介導(dǎo)血腦屏障的開放，實(shí)現(xiàn)多模態(tài)成像、診療一體化、重癥微環(huán)境標(biāo)志物監(jiān)控和信號(hào)放大。進(jìn)一步研究應(yīng)著眼于其生物安全性，實(shí)現(xiàn)材料的無潛在致病毒性、無脫靶效應(yīng)及能進(jìn)行體內(nèi)代謝等，解決這些問題將為疾病提供一種新的診療模式。利用大數(shù)據(jù)和人工智能技術(shù)，優(yōu)化納米力學(xué)測(cè)試結(jié)果分析，提升研究效率。

隨著精密、 超精密加工技術(shù)的發(fā)展，材料在納米尺度下的力學(xué)特性引起了人們的極大關(guān)注研究。而傳統(tǒng)的硬度測(cè)量方法只適于宏觀條件下的研究和應(yīng)用，無法用于測(cè)量壓痕深度為納米級(jí)或亞微米級(jí)的硬度( 即所謂納米硬度，nano- hardness) 。近年來，測(cè)量納米硬度一般采用新興的納米壓痕技術(shù) (nano-indentation)，由于采用納米壓痕技術(shù)可以在極小的尺寸范圍內(nèi)測(cè)試材料的力學(xué)性能，除了塑性性質(zhì)外，還可反映材料的彈性性質(zhì)，因此得到了越來越普遍的應(yīng)用?？鐚W(xué)科合作，推動(dòng)納米力學(xué)測(cè)試技術(shù)不斷創(chuàng)新，滿足多領(lǐng)域需求。廣東空心納米力學(xué)測(cè)試方法

納米力學(xué)測(cè)試可以解決納米材料在制備和應(yīng)用過程中的力學(xué)問題，提高納米材料的性能和穩(wěn)定性。福建材料科學(xué)納米力學(xué)測(cè)試模塊

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。福建材料科學(xué)納米力學(xué)測(cè)試模塊