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廣西高精度納米力學測試系統

來源: 發布時間:2024年07月30日

納米力學測試儀,納米力學測試儀是用于測量納米尺度下材料力學性質的專屬設備。納米力學測試儀可以進行納米級別的壓痕測試、拉伸測試和扭曲測試等。它通常配備有納米壓痕儀、納米拉曼光譜儀等附件,可以實現多種力學性質的測試。納米力學測試儀的使用需要在納米級別下進行精細調節,并確保測試精度和重復性。它普遍應用于納米材料的強度研究、納米薄膜的力學性質測試及納米器件的力學性能等方面。綜上所述,納米尺度下材料力學性質的測試方法多種多樣,每種方法都有其獨特的優勢和適用范圍。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。廣西高精度納米力學測試系統

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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。新能源納米力學測試技術在生物醫學領域,納米力學測試有助于了解細胞與納米材料的相互作用機制。

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納米力學(Nanomechanics)是研究納米范圍物理系統的基本力學(彈性,熱和動力過程)的一個分支。納米力學為納米技術提供科學基礎。作為基礎科學,納米力學以經驗原理(基本觀察)為基礎,包括:一般力學原理和物體變小而出現的一些特別原理。納米力學(Nanomechanics)是研究納米范圍物理系統基本力學性質(彈性,熱和動力過程)的納米科學的一個分支。納米力學為納米技術提供了科學基礎。納米力學是經典力學,固態物理,統計力學,材料科學和量子化學等的交叉學科。

中國計量學院朱若谷、浙江大學陳本永等提出了一種通過測量雙法布里一boluo干涉儀透射光強基波幅值差或基波等幅值過零時間間隔的方法進行納米測量的理論基礎,給出了檢測掃描探針振幅變化的新方法。中國科學院北京電子顯微鏡實驗室成功研制了一臺使用光學偏轉法檢測的原子力顯微鏡,通過對云母、光柵、光盤等樣品的觀測證明該儀器達到原子分辨率,較大掃描范圍可達7μm×7μm。浙江大學卓永模等研制成功雙焦干涉球面微觀輪廓儀,解決了對球形表面微觀輪廓進行亞納米級的非接觸精密測量問題,該系統具有0.1nm的縱向分辨率及小于2μm的橫向分辨率。在進行納米力學測試前,需要對測試樣品進行表面處理和尺寸測量,以確保測試結果的準確性。

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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。在納米力學測試中,常用的儀器包括原子力顯微鏡、納米硬度儀等設備。廣西高精度納米力學測試系統

納米力學測試還可以揭示納米材料的表面特性和表面反應動力學。廣西高精度納米力學測試系統

納米壓痕試驗舉例,試驗材料取單晶鋁,試驗在美國 MTS 公司生產的 Nano Indenter XP 型納米硬度儀以及美國 Digital Instruments 公司生產的原子力顯微鏡 (AFM) 上進行。首先將試樣放到納米硬度儀上進行壓痕試驗,根據設置的較大載荷或者壓痕深度的不同,試驗時間從數十分鐘到若干小時不等,中間過程不需人工干預。試驗結束后,納米壓痕儀自動計算出試樣的納米硬度值和相關重要性能指標。本試驗中對單晶鋁(110) 面進行檢測,設置壓痕深度為1.5 μ m,共測量三點,較終結果取三點的平均值。廣西高精度納米力學測試系統

標簽: 納米力學測試
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