隨著精密、 超精密加工技術的發展,材料在納米尺度下的力學特性引起了人們的極大關注研究。而傳統的硬度測量方法只適于宏觀條件下的研究和應用,無法用于測量壓痕深度為納米級或亞微米級的硬度( 即所謂納米硬度,nano- hardness) 。近年來,測量納米硬度一般采用新興的納米壓痕技術 (nano-indentation),由于采用納米壓痕技術可以在極小的尺寸范圍內測試材料的力學性能,除了塑性性質外,還可反映材料的彈性性質,因此得到了越來越普遍的應用。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。北京納米力學測試應用
AFAM 利用探針和樣品之間的接觸共振進行測試,基于對探針的動力學特性以及針尖樣品之間的接觸力學行為分析,可以通過對探針接觸共振頻率、品質因子、振幅、相位等響應信息的測量,實現被測樣品力學性能的定量化表征。AFAM 不只可以獲得樣品表面納米尺度的形貌特征,還可以測量樣品表面或亞表面的納米力學特性。AFAM 屬于近場聲學成像技術,它克服了傳統聲學成像中聲波半波長對成像分辨率的限制,其分辨率取決于探針針尖與測試樣品之間的接觸半徑大小。AFM 探針的針尖半徑很小(5~50 nm),且施加在樣品上的作用力也很小(一般為幾納牛到幾微牛),因此AFAM 的空間分辨率極高,其橫向分辨率與普通AFM 一樣可以達到納米量級。與納米壓痕技術相比,AFAM 在分辨率方面具有明顯的優勢,通常認為其測試過程是無損的。此外,AFAM 在成像質量和速度方面均明顯優于納米壓痕。目前,AFAM 已經普遍應用于納米復合材料、智能材料、生物材料、納米材料和薄膜系統等各種先進材料領域。北京納米力學測試應用納米力學測試的前沿研究方向包括多功能材料力學、納米結構動力學等領域。
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。
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力學性質的應用面。納米系統的例子,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,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。摩擦學測試在納米力學領域具有重要地位,為減少能源損耗提供解決方案。
特點:能同時實現SEM/FIB高分辨成像和納米力學性能測試,力學測量范圍0.5nN-200mN(9個數量級),位移測量范圍0.05nm-21mm(9個數量級),五軸(X,Y,Z,旋轉,傾斜)閉環控制保證樣品和微力傳感探針的精確對準,能在SEM/FIB較佳工作距離下實現高分辨成像(可達4mm)以及FIB切割和沉積,五軸(X,Y,Z,旋轉,傾斜)位移記錄器實現樣品臺上多樣品的自動測試和掃描,導電的微力傳感探針可有效減少荷電效應,能夠通過力和位移兩種控制模式實現各種力學測試,例如拉伸、壓縮、彎曲、剪切、循環和斷裂測試等,電性能測試模塊能夠實現力學和電學性能同步測試(樣品座配備6個電極)導電的微力傳感探針可有效減少荷電效應,實現力學性能測試與其他SEM/FIB原位分析手段聯用,如EDX、EBSD、離子束沉積和切割,兼容于SEM本身的樣品臺,安裝和卸載快捷方便。在進行納米力學測試時,需要注意避免外界干擾和噪聲對測試結果的影響。重慶金屬納米力學測試廠家直銷
納米力學測試可以幫助解決材料在實際使用過程中遇到的損傷和磨損問題。北京納米力學測試應用
光催化納米材料在水處理中的應用,光催化微納米材料以將廢水中的有機污染物迅速轉化、分解為水和二氧化碳等無害物質,有效地提高了處理效率與處理質量。人們常用的處理廢水中有機物的光催化微納米材料是N型半導體材料,較具表示性的是納米Ti02,Ti02的發現與應用為污水中有害物質與水的完全催化分解開辟了新的道路,且不會產生二次污染,具有很高的化學穩定性與較廣的作用范圍。此外,在無機廢水的處理中,由于納米顆粒表面的無機物具有光化學活性,可以通過高氧化態吸附汞、銀等貴微納米材料在水處理中的應用研究,不只消除了工業廢水的毒性,還可以從污水廢水中回收貴金屬。北京納米力學測試應用