摘要 隨著科學技術的發展進步，材料的研發和生產應用進入了微納米尺度，微納米材料憑借其出色的性能被人們普遍應用于科研和生產生活的各方各面。與此同時，人們正深入研究探索微納米尺度的材料力學性能參數測量技術方法，以滿足微納米材料的飛速發展和應用需求。微納米力學測量技術的應用背景，隨著材料的研發生產和應用進入微納米尺度,以往的通過宏觀的力學測量手段已不適用于測量微納米薄膜和器件的力學性能參數的測量。近年來，微納米壓入和劃痕等力學測量手段隨著微納米材料的發展和應用，在半導體薄膜和器件、功能薄膜、新能源材料、生物材料等領域應用愈發普遍，因此亟待建立基于微納米尺度的材料力學性能參數測量的技術體系。納米力學測試在生物醫學領域，助力研究細胞力學行為，揭示疾病發生機制。湖南電線電纜納米力學測試儀

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年發明并使其發明者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的原子力顯微鏡初次獲得了原子級分辨率的表面圖像。湖南電線電纜納米力學測試儀面向未來，納米力學測試將繼續拓展人類對微觀世界的認知邊界。

FT-NMT03納米力學測試系統可以配合SEM/FIB原位精確直接地測量納米纖維的力學特性。微力傳感器加載微力，納米力學測試結合高分辨位置編碼器可以對納米纖維進行拉伸、循環、蠕變、斷裂等形變測試。力-形變（應力-應變）曲線可以定量的表征納米纖維的材料特性。此外，納米力學測試結合樣品架電連接，可以定量表征電-機械性質。位置穩定性，納米力學測試對于納米纖維的精確拉伸測試，納米力學測試系統的位移是測試不穩定性的主要來源。圖2展示了FT-NMT03納米力學測試系統位移的統計學評價，從中可以找到每一個測試間隔內位移導致的不確定性，例如100s內為450pm，意思是65%（或95%）的概率，納米力學測試系統在100s的時間間隔內的位移穩定性小于±450pm（或±900pm）。

德國：T．Gddenhenrich等研制了電容式位移控制微懸臂原子力顯微鏡。在PTB進行了一系列稱為1nm級尺寸精度的計劃項目，這些研究包括：①．提高直線和角度位移的計量；②．研究高分辨率檢測與表面和微結構之間的物理相互作用，從而給出微形貌、形狀和尺寸的測量。已完成亞納米級的一維位移和微形貌的測量。中國計量科學研究院研制了用于研究多種微位移測量方法標準的高精度微位移差拍激光干涉儀。中國計量科學研究院、清華大學等研制了用于大范圍納米測量的差拍法―珀干涉儀，其分辨率為0．3nm，測量范圍±1．1μm，總不確定度優于3．5nm。中國計量學院朱若谷提出了一種能補償環境影響、插入光纖傳光介質的補償式光纖雙法布里―珀羅微位移測量系統，適合于納米級微位移測量，可用于檢定其它高精度位移傳感器、幾何量計量等。利用納米力學測試，研究人員可揭示材料內部缺陷、應力分布等關鍵信息。

較大壓痕深度1.5 μ m時的試驗結果，其中納米硬度平均值為0.46GPa，而用傳統硬度計算方法得到的硬度平均值為0.580GPa，這說明傳統硬度計算方法在微納米硬度測量時誤差較大，其原因就是在微納米硬度測量時，材料變形的彈性恢復造成殘余壓痕面積較小，傳統方法使得計算結果產生了偏差，不能正確反映材料的硬度值。圖片通過對不同載荷下的納米硬度測量值進行比較發現，單晶鋁的納米硬度值并不是恒定的， 而是在一定范圍內隨著載荷（壓頭位移）的降低而逐漸增大，也就是存在壓痕尺寸效應現象。圖3反映了納米硬度隨壓痕深度的變化。較大壓痕深度1μm時單晶鋁彈性模量與壓痕深度的關系。此外，納米硬度儀還可以輸出接觸剛、實時載荷等隨壓頭位移的變化曲線，試驗者可以從中獲得豐富的信息。通過納米力學測試，可以優化材料的加工工藝，提高產品的性能和品質。湖南電線電纜納米力學測試儀

納米力學測試需要使用專屬的納米力學測試儀器，如納米壓痕儀和納米拉伸儀等。湖南電線電纜納米力學測試儀

用戶可設計自定義的測試程序和測試模式：①FT-NTP納米力學測試平臺,是一個5軸納米機器人系統,能夠在絕大部分全尺寸的SEM中對微納米結構進行精確的納米力學測試。②FT-nMSC模塊化系統控制器,其連接納米力學測試平臺,同步采集力和位移數據。其較大特點是該控制器提供硬。件級別的傳感器保護模式,防止微力傳感探針和微鑷子的力學過載。③FT-nHCM手動控制模塊,其配置的兩個操控桿方便手動控制納米力學測試平臺。④帶接線口的SEM法蘭,實現模塊化系統控制器和納米力學測試平臺的通訊。湖南電線電纜納米力學測試儀