隨著納米技術的迅速發展,對薄膜、納米材料的力學性質的測量成為了一個重要的課題,然而由于尺寸的限制,傳統的拉伸試驗等力學測試方法很難在納米尺度下得到準確的結果。而原位納米力學測量技術的出現,為解決納米尺度下材料力學性質的測試問題提供了新的思路和手段。原位納米壓痕技術,原位納米壓痕技術是一種應用比較普遍的力學測試方法,其基本原理是用尖頭壓在待測材料表面,通過測量壓頭的形變等參數來推算出待測材料的力學性質。由于其具有樣品尺寸、壓頭設計等方面的優點,原位納米壓痕技術已經被普遍應用于納米材料力學測試領域。測試內容豐富多樣,包括硬度、彈性模量、摩擦系數等,助力材料研究。電線電纜納米力學測試供應商
應用舉例:納米纖維拉伸測試,納米力學測試單軸拉伸測試是納米纖維定量力學分析較常見的方法。用Pt-EBID將納米纖維兩端分別固定在FT-S微力傳感探針和樣品架上,拉伸直至斷裂。從應力-應變曲線計算得到混合納米纖維的平均屈服/極限拉伸強度為375MPa/706Mpa,金納米纖維的平均屈服/極限拉伸強度為451MPa/741Mpa。對單根納米纖維進行各種機械性能的定量測試需要通用性極高的儀器。這類設備必須能進行納米機器人制樣和力學測試。并且由于納米纖維軸向形變(延長)小,高位移分辨率和優異的位置穩定性(位置漂移小)對于精確一定測量是至關重要的。湖北微納米力學測試模塊納米力學測試可以用于研究納米材料的界面行為和相互作用,為納米材料的應用提供理論基礎。
SFM納米力學測試。在掃描隧道顯微鏡(STM)發明以后,基于STM,人們又陸續發展一系列相似的掃描成像顯微技術,它們包括原子力顯微鏡(AFM)、摩擦力顯微鏡(FFM)、磁力顯微鏡、靜電力顯微等,統稱為掃描力顯微鏡(SFM)。由于這些掃描力顯微鏡成像的工作原理是基于探針與被測樣品之間的原子力、摩擦力、磁力或靜電力,因此,它們自然地成為測量探針與被測樣品之間微觀原子力、摩擦力、磁力或靜電力的有力工具。采用原子力顯微鏡對飽和鐵轉鐵蛋白和脫鐵轉鐵蛋白與轉鐵蛋白抗體之間的相互作用進行研究通過原子力顯微鏡對分子間力的曲線進行探測,比較飽和鐵轉鐵蛋白和脫鐵轉鐵蛋白與抗體之間的作用力的差異。
納米劃痕法,納米劃痕硬度計主要是通過測量壓頭在法向和切向上的載荷和位移的連續變化過程,進而研究材料的摩擦性能、塑性性能和斷裂性能的。納米劃痕儀器的設計主要有兩種方案 納米劃痕計和壓痕計,合二為一即劃痕計的法向力和壓痕深度由高分辨率的壓痕計提供,同時記錄勻速移動的試樣臺的位移,使壓頭沿試樣表面進行刻劃,切向力由壓桿上的兩個相互垂直的力傳感器測量納米劃痕硬度計和壓痕計相互單獨。納米劃痕硬度計,不只可以研究材料的摩擦磨損行為,還普遍應用于薄膜的粘著失效和黏彈行為。對刻劃材料來說,不只載荷和壓入深度是重要的參數,而且殘余劃痕的深度、寬度、凸起的高度在研究接觸壓力和實際摩擦也是十分重要的。目前,該類儀器已普遍應用于各種電子薄膜、汽車噴漆、膠卷、光學鏡 頭、磁盤、化妝品(指甲油和口紅)等的質量檢測。納米力學測試應用于半導體、生物醫學、能源等多個領域,具有普遍前景。
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。利用納米力學測試,可以對納米材料的彈性形變和塑性形變進行精細分析。湖北微納米力學測試模塊
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。電線電纜納米力學測試供應商
目前納米壓痕在科研界和工業界都得到了普遍的應用,但是它仍然存在一些難以克服的缺點,比如納米壓痕實際上是對材料有損的測試,尤其是對于薄膜來說;其壓針的曲率半徑一般在50 nm 以上,由于分辨率的限制,不能對更小尺度的納米結構進行測試;納米壓痕的掃描功能不強,掃描速度相對較慢,無法捕捉材料在外場作用下動態性能的變化。基于AFM 的納米力學測試方法是另一類被普遍應用的測試方法。1986 年,Binnig 等發明了頭一臺原子力顯微鏡(AFM)。AFM 克服了之前掃描隧道顯微鏡(STM) 只能對導電樣品或半導體樣品進行成像的限制,可以實現對絕緣體材料表面原子尺度的成像,具有更普遍的應用范圍。AFM 利用探針作為傳感器對樣品表面進行測試,不只可以獲得樣品表面的形貌信息,還可以實現對材料微區物理、化學、力學等性質的定量化測試。目前,AFM 普遍應用于物理學、化學、材料學、生物醫學、微電子等眾多領域。電線電纜納米力學測試供應商