掃描探針聲學顯微術一般適用于模量范圍在1~300 GPa 的材料。對于更軟的材料,在測試過程中接觸力有可能會對樣品造成損害?;谳p敲模式的原子力顯微鏡多頻成像技術是近年來發(fā)展的一項納米力學測試方法。通過同時激勵和檢測探針多個頻率的響應或探針振動的兩階(或多階) 模態(tài)或探針振動的基頻和高次諧波成分等,可以實現(xiàn)對被測樣品形貌、彈性等性質的快速測量。只要是涉及探針兩個及兩個以上頻率成分的激勵和檢測,均可以歸為多頻成像技術。由于輕敲模式下針尖施加的作用力遠小于接觸狀態(tài)下的作用力,因此基于輕敲模式的多頻成像技術適合于軟物質力學性能的測量。通過納米力學測試,可評估納米材料在極端環(huán)境下的可靠性。重慶納米力學測試模塊
原位納米片取樣和力學測試技術,原位納米片取樣和力學測試技術是一種新興的納米尺度力學測試方法,其基本原理是利用優(yōu)化的離子束打造方法,在含有待測塑料表面的納米區(qū)域內制備出超薄的平面固體材料,再對其進行拉伸、扭曲等力學測試。相比于傳統(tǒng)的拉伸試驗等方法,原位納米片取樣技術具有更優(yōu)的尺寸控制和納米量級精度,可以為納米尺度力學測試提供更加準確的數(shù)據(jù)??傊?,原位納米力學測量技術的研究及應用是未來納米材料科學發(fā)展的重要方向之一,將為納米材料的設計、開發(fā)以及工業(yè)應用等領域的發(fā)展做出積極貢獻。湖北半導體納米力學測試納米力學測試的結果可以為納米材料的安全性和可靠性評估提供重要依據(jù)。
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系。之后,他們還給出了考慮針尖與樣品側向接觸、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。Reinstaedtler 等利用光學干涉法對探針懸臂梁的振動模態(tài)進行了測量。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,點質量模型和Euler-Bernoulli 梁模型描述懸臂梁動態(tài)特性的異同。
納米測量技術是利用改制的掃描隧道顯微鏡進行微形貌測量,這個技術已成功的應用于石墨表面和生物樣本的納米級測量。國外于1982年發(fā)明并使其發(fā)明者Binnig和Rohrer(美國)榮獲1986年物理學諾貝爾獎的掃描隧道顯微鏡(STM)。1986年,Binnig等人利用掃描隧道顯微鏡測量近10-18N的表面力,將掃描隧道顯微鏡與探針式輪廓儀相結合,發(fā)明了原子力顯微鏡,在空氣中測量,達到橫向精度3n m和垂直方向0.1n m的分辨率。California大學S.Alexander等人利用光杠桿實現(xiàn)的原子力顯微鏡初次獲得了原子級分辨率的表面圖像。納米力學測試可以用于評估納米材料的性能和質量,以確保其在實際應用中的可靠性。
納米力學從研究的手段上可分為納觀計算力學和納米實驗力學。納米計算力學包括量子力學計算方法、分子動力學計算和跨層次計算等不同類型的數(shù)值模擬方法。納米實驗力學則有兩層含義:一是以納米層次的分辨率來測量力學場,即所謂的材料納觀實驗力學;二是對特征尺度為1-100nm之間的微細結構進行的實驗力學研究,即所謂的納米材料實驗力學。納米實驗力學研究有兩種途徑:一是對常規(guī)的硬度測試技術、云紋法等宏觀力學測試技術進行改造,使它們能適應納米力學測量的需要;另一類是創(chuàng)造如原子力顯微鏡、摩擦力顯微鏡等新的納米力學測量技術建立新原理、新方法。隨著納米技術的不斷發(fā)展,納米力學測試技術也在不斷更新?lián)Q代,以適應更高精度的測試需求。湖北半導體納米力學測試
通過納米力學測試,可以測量納米材料的彈性模量、硬度和斷裂韌性等力學性能。重慶納米力學測試模塊
納米云紋法,云紋法是在20世紀60年代興起的物體表面全場變形的測量技術。從上世紀80年代以來,高頻率光柵制作技術已經日趨成熟。目前高精度云紋干涉法通常使用的高密度光柵頻率已達到600~2400線mm,其測量位移靈敏度比傳統(tǒng)的云紋法高出幾十倍甚至上百倍。近年來云紋法的研究熱點已進入微納尺度的變形測量,并出現(xiàn)與各種高分辨率電鏡技術、掃描探針顯微技術相結合的趨勢。顯微幾何云紋法,在光學顯微鏡下通過調整放大倍數(shù)將柵線放大到頻率小于40線/mm,然后利用分辨率高的感光膠片分別記錄變形前后的柵線,兩種柵線干涉后即可獲得材料表面納米級變形的云紋。重慶納米力學測試模塊