力—距離曲線測試分為準靜態模式和動態模式,實際應用中采用較多的是準靜態模式下的力-距離曲線測試。由力—距離曲線測試可以獲得樣品表面的力學性能及黏附的信息。利用接觸力學模型對力—距離曲線進行擬合,可以獲得樣品表面的彈性模量。力—距離曲線測試與納米壓痕相比,可以施加更小的作用力(nN量級),較好地避免了對生物軟材料的損害,極大地降低了基底對薄膜力學性能測試的影響。力—距離曲線測試普遍應用于聚合物材料和生物材料的納米力學性能測試,很多研究者利用此方法獲得了細胞的模量信息。力—距離曲線陣列測試可以獲得測試區域內力學性能的分布,但是分辨率較低,且測試時間較長。另外,力—距離曲線一般只對軟材料才比較有效。圖2 是通過力—距離曲線陣列測試獲得的細胞力學性能(模量) 的分布。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。廣州原位納米力學測試收費標準
微納米材料力學性能測試系統是一種用于機械工程領域的科學儀器,于2008年11月18日啟用。縱向載荷力和位移。載荷力分辨率:3nN(在施加1μN的條件下);較小載荷接觸力:<100nN;較大載荷:10mN;位移分辨率:0.0004nm;較小位移:<0.2nm;較大位移:5μm;熱漂移:<0.05nm/s(在室溫條件下)。 橫向載荷力和位移。載荷力的分辨率:0.5μN;較小橫向力:<5μN;較大橫向力:2mN;位移分辨率:3nm;較小位移:<5nm;較大位移:15μm;熱漂移:<0.05nm/s(在室溫條件下)。磨損面積范圍:4μm x 4μm 到 60μm x 60μm;磨損速率:≤180μm/s;縱向載荷范圍:100nN – 1mN。X-Y stage。廣州原位納米力學測試收費標準納米力學測試可以解決納米材料在高溫、低溫和高壓等極端環境下的力學問題,提高納米材料的穩定性和可靠性。
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。
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。跨學科合作,推動納米力學測試技術不斷創新,滿足多領域需求。
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。納米力學測試在納米器件的設計和制造中具有重要作用。廣州原位納米力學測試收費標準
納米力學測試的結果可以為納米材料的安全性和可靠性評估提供重要依據。廣州原位納米力學測試收費標準
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。廣州原位納米力學測試收費標準