與傳統硬度計算不同的是,A 值不是由壓痕照片得到,而是根據 “接觸深度” hc(nm) 計算得到的。具體關系式需通過試驗來確定,根據壓頭形狀的不同,一般采用多項式擬合的方法,比如針對三角錐形壓頭,其擬合結果為:A = 24.5 + 793hc + 4238+ 332+ 0.059+0.069+ 8.68+ 35.4+ 36. 9式中 “接觸深度”hc由下式計算得出:hc = h - ε P max/S,式中,ε是與壓頭形狀有關的常數,對于球形或三角錐形壓頭可以取ε = 0.75。而S的值可以通過對載荷-位移曲線的卸載部分進行擬合,再對擬合函數求導得出,即,式中Q 為擬合函數。這樣通過試驗得到載荷-位移曲線,測量和計算試驗過程中的載荷 P、壓痕深度h和卸載曲線初期的斜率S,就可以得到樣品的硬度值。該技術通過記錄連續的載荷-位移、加卸載曲線,可以獲得材料的硬度、彈性模量、屈服應力等指標,它克服了傳統壓痕測量只適用于較大尺寸試樣以及只能獲得材料的塑性性質等缺陷,同時也提高了硬度的檢測精度,使得邊加載邊測量成為可能,為檢測過程的自動化和數字化創造了條件。通過納米力學測試,我們可以評估納米材料在極端環境下的穩定性和耐久性。四川納米力學測試參考價
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。湖北空心納米力學測試供應商納米力學測試可以幫助研究人員了解納米材料的力學響應機制,從而推動納米科學的發展。
譜學技術微納米材料的化學成分分析主要依賴于各種譜學技術,包括紫外-可見光譜紅外光譜、x射線熒光光譜、拉曼光譜、俄歇電子能譜、x射線光電子能譜等。另有一類譜儀是基于材料受激發的發射譜,是專為研究品體缺陷附近的原子排列狀態而設計的,如核磁共振儀、電子自旋共振譜儀、穆斯堡爾譜儀、正電子湮滅等等。熱分析技術,納米材料的熱分析主要是指差熱分析、示差掃描量熱法以及熱重分析。三種方法常常相互結合,并與其他方法結合用于研究微納米材料或納米粒子的一些特 征:(1)表面成鍵或非成鍵有機基團或其他物質的存在與否、含量多少、熱失重溫度等(2)表面吸附能力的強弱與粒徑的關系(3)升溫過程中粒徑變化(4)升溫過程中的相轉變情況及晶化過程。
有限元數值分析方面,Hurley 等分別基于解析模型和有限元模型兩種數據分析方法測量了鈮薄膜的壓入模量,并進行了對比。Espinoza-Beltran 等考慮探針微懸臂的傾角、針尖高度、梯形橫截面、材料各向異性等的影響,給出了一種將實驗測試和有限元優化分析相結合,確定針尖樣品面外和面內接觸剛度的方法。有限元分析方法綜合考慮了實際情況中的多種影響因素,精度相對較高。Kopycinska-Muller 等研究了AFAM 測試過程中針尖樣品微納米尺度下的接觸力學行為。Killgore 等提出了一種通過檢測探針接觸共振頻率變化對針尖磨損進行連續測量的方法。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。
經過三十年的發展,目前科學家在AFM 基礎上實現了多種測量和表征材料不同性能的應用模式。利用原子力顯微鏡,人們實現了對化學反應前后化學鍵變化的成像,研究了化學鍵的角對稱性質以及分子的側向剛度。Ternes 等測量了在材料表面移動單個原子所需要施加的作用力。各種不同的應用模式可以獲得被測樣品表面納米尺度力、熱、聲、電、磁等各個方面的性能。基于AFM 的定量化納米力學測試方法主要有力—距離曲線測試、掃描探針聲學顯微術和基于輕敲模式的動態多頻技術。納米力學測試在航空航天領域,為超輕、強度高材料研發提供支持。納米力學電鍍測試收費標準
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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展,在微納米尺度作用區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力學性能變化以及獲得材料物性轉變等新現象、新規律的重要工具。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。四川納米力學測試參考價