借助電子顯微鏡(EM)的原位納米力學測試法,利用掃描電子顯微鏡或透射電子顯微鏡(TEM)的高分辨率成像,在EM 真空腔內進行原位納米力學測試,根據納米試樣在EM真空腔中加載方式不同分為諧振法和拉伸法。原位測試法的較大優(yōu)點是能夠在 SEM 中實時觀測試樣的失效引發(fā)過程,甚至能夠用 TEM 對缺陷成核和擴展情況進行原子級分辨率的實時觀測;缺點是需在 EM 真空腔內對納米試樣施加載荷,限制了其加載環(huán)境,并且加載力的檢測還需其他裝置才能完成。納米力學測試旨在探究微觀尺度下材料的力學性能,為科研和工業(yè)領域提供有力支持。陜西新能源納米力學測試
主要的微納米力學測量技術:1、微納米壓痕測試技術,1.1壓入測試技術,壓人測試技術是較初的是表征各種材料力學性能較常用的方法之一,可以追溯到 20 世紀初的定量硬度測試方法。傳統(tǒng)的壓人測試技術是利用已知幾何形狀的硬壓頭以預設的壓人深度或者載荷作用到較軟的樣品表面,通過測量殘余壓痕的尺寸計算相關的硬度指數。但壓入測試技術的缺陷在所能夠表征的材料力學參量局限于硬度和彈性模量這2個基本的參量。1.2 微納米壓痕測試,近年來新型材料正在向低維化、功能化與復合化方向飛速發(fā)展,在微納米尺度作用區(qū)域上開展微納米壓痕測試已被普遍用作評價材料因微觀結構變化面誘發(fā)力學性能變化以及獲得材料物性轉變等新現象、新規(guī)律的重要工具。所能夠表征的材料力學參量也不再局限于硬度和彈性模量這2個基本的參量。江西納米力學測試供應商納米力學測試在生物醫(yī)學領域,助力研究細胞力學行為,揭示疾病發(fā)生機制。
原位納米壓痕儀的主要功能為:安裝于SEM或者FIB中,可以對金屬材料、陶瓷材料、生物材料及復合材料等各種材料精確施加載荷、檢測形變量。在電鏡下進行壓痕、壓縮、彎曲、劃痕、拉伸和疲勞等力學性能測試;此外,還可研究材料在動態(tài)力、熱等多場耦合條件下結構與性能的關系。ALEMNIS原位納米壓痕儀可與多種分析設備聯用,如掃描電鏡、光學顯微鏡和同步輻射裝置等,并實現多種應用場景。該原位納米壓痕儀是一款能實現本征位移控制模式的壓痕儀。依托于該設備的精巧設計及精細加工,對于不同的應用場景,其均具有靈活性、精確性和可重復性。
AFAM 方法提出之后,不少研究者對方法的準確度和靈敏度方面進行了研究。Hurley 等分析了空氣濕度對AFAM 定量化測量結果的影響。Rabe 等分析了探針基片對AFAM 定量化測量的影響。Hurley 等詳細對比了AFAM 單點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性能,可以在一定程度上提高測試的準確度。他們還提出了一種基于多峰接觸的接觸力學模型,在一定程度上可以提高測試的準確度。Turner 等通過嚴格的理論推導研究了探針不同階彎曲振動和扭轉振動模態(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行了研究。納米機器人研發(fā)中,力學性能測試至關重要,以確保其在復雜環(huán)境中的穩(wěn)定性。
常把納米力學當納米技術的一個分支,即集中在工程納米結構和納米系統(tǒng)力學性質的應用面。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,納米復合物/納米結構材料(有納米顆粒分散在內的液體),納米摩托等。納米力學一些已確立的領域是:納米材料,納米摩檫學(納米范疇的摩檫,摩損和接觸力學),納米機電系統(tǒng),和納米應用流體學(Nanofluidics)。作為基礎科學,納米力學是以經驗原理(基本觀察)為基礎。包括:1.一般力學原理;2.由于研究或探索的物體變小而出現的一些特別原理。納米力學測試在生物醫(yī)學領域的應用,有助于揭示生物分子和細胞結構的力學特性。山西納米力學測試參考價
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換代,以適應更高精度的測試需求。陜西新能源納米力學測試
在黏彈性力學性能測試方面,Yuya 等發(fā)展了AFAM 黏彈性力學性能測試的理論基礎。隨后,Killgore 等將單點測試拓展到成像測試,對二元聚合物的黏彈性力學性能進行了定量化成像,獲得了存儲模量和損耗模量的分布圖。Hurley 等發(fā)展了一種不需要進行中間的校準測試過程而直接測量損耗因子的方法。Tung 等采用二維流體動力學函數,考慮探針接近樣品表面時的阻尼和附加質量效應以及與頻率相關的流體動力載荷,對黏彈性阻尼損耗測試進行了修正。周錫龍等研究了探針不同階模態(tài)對黏彈性測量靈敏度的影響,提出了一種利用軟懸臂梁的高階模態(tài)進行黏彈性力學性能測試的方法。陜西新能源納米力學測試