縱觀納米測量技術(shù)發(fā)展的歷程,它的研究主要向兩個方向發(fā)展:一是在傳統(tǒng)的測量方法基礎(chǔ)上,應(yīng)用先進(jìn)的測試儀器解決應(yīng)用物理和微細(xì)加工中的納米測量問題,分析各種測試技術(shù),提出改進(jìn)的措施或新的測試方法;二是發(fā)展建立在新概念基礎(chǔ)上的測量技術(shù),利用微觀物理、量子物理中較新的研究成果,將其應(yīng)用于測量系統(tǒng)中,它將成為未來納米測量的發(fā)展趨向。但納米測量中也存在一些問題限制了它的發(fā)展。建立相應(yīng)的納米測量環(huán)境一直是實(shí)現(xiàn)納米測量亟待解決的問題之一,而且在不同的測量方法中需要的納米測量環(huán)境也是不同的。對納米材料和納米器件的研究和發(fā)展來說,表征和檢測起著至關(guān)重要的作用。由于人們對納米材料和器件的許多基本特征、結(jié)構(gòu)和相互作用了解得還不很充分,使其在設(shè)計(jì)和制造中存在許多的盲目性,現(xiàn)有的測量表征技術(shù)就存在著許多問題。此外,由于納米材料和器件的特征長度很小,測量時產(chǎn)生很大擾動,以至產(chǎn)生的信息并不能完全表示其本身特性。這些都是限制納米測量技術(shù)通用化和應(yīng)用化的瓶頸,因此,納米尺度下的測量無論是在理論上,還是在技術(shù)和設(shè)備上都需要深入研究和發(fā)展。納米力學(xué)測試技術(shù)為納米材料在航空航天、汽車制造等領(lǐng)域的應(yīng)用提供了有力支持。深圳高校納米力學(xué)測試模塊
納米力學(xué)(Nanomechanics)是研究納米范圍物理系統(tǒng)的基本力學(xué)(彈性,熱和動力過程)的一個分支。納米力學(xué)為納米技術(shù)提供科學(xué)基礎(chǔ)。作為基礎(chǔ)科學(xué),納米力學(xué)以經(jīng)驗(yàn)原理(基本觀察)為基礎(chǔ),包括:一般力學(xué)原理和物體變小而出現(xiàn)的一些特別原理。納米力學(xué)(Nanomechanics)是研究納米范圍物理系統(tǒng)基本力學(xué)性質(zhì)(彈性,熱和動力過程)的納米科學(xué)的一個分支。納米力學(xué)為納米技術(shù)提供了科學(xué)基礎(chǔ)。納米力學(xué)是經(jīng)典力學(xué),固態(tài)物理,統(tǒng)計(jì)力學(xué),材料科學(xué)和量子化學(xué)等的交叉學(xué)科。深圳高校納米力學(xué)測試模塊納米力學(xué)測試可以用于評估納米材料的性能和質(zhì)量,以確保其在實(shí)際應(yīng)用中的可靠性。
AFAM 利用探針和樣品之間的接觸共振進(jìn)行測試,基于對探針的動力學(xué)特性以及針尖樣品之間的接觸力學(xué)行為分析,可以通過對探針接觸共振頻率、品質(zhì)因子、振幅、相位等響應(yīng)信息的測量,實(shí)現(xiàn)被測樣品力學(xué)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(xué)特性。AFAM 屬于近場聲學(xué)成像技術(shù),它克服了傳統(tǒng)聲學(xué)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(dá)到納米量級。與納米壓痕技術(shù)相比,AFAM 在分辨率方面具有明顯的優(yōu)勢,通常認(rèn)為其測試過程是無損的。此外,AFAM 在成像質(zhì)量和速度方面均明顯優(yōu)于納米壓痕。目前,AFAM 已經(jīng)普遍應(yīng)用于納米復(fù)合材料、智能材料、生物材料、納米材料和薄膜系統(tǒng)等各種先進(jìn)材料領(lǐng)域。
原位納米機(jī)械性能試驗(yàn)技術(shù),原位納米機(jī)械性能試驗(yàn)技術(shù)是一種應(yīng)用超分辨顯微學(xué)、納米壓痕技術(shù)等手段,通過獨(dú)特的力學(xué)測試方法對納米尺度下的材料機(jī)械性質(zhì)進(jìn)行測試的方法。相比于傳統(tǒng)的拉伸、壓縮等方法,原位納米機(jī)械性能試驗(yàn)技術(shù)具有更高的精度和更豐富的信息,可以為納米材料的研究提供更加詳細(xì)的數(shù)據(jù)支持。隨著納米尺度下功能性材料的不斷涌現(xiàn),納米力學(xué)測試將成為實(shí)現(xiàn)其合理設(shè)計(jì)的重要手段之一。原位納米力學(xué)測量技術(shù)在納米材料力學(xué)測試領(lǐng)域具有廣闊的應(yīng)用前景,它不只可以為納米尺度下材料力學(xué)行為的實(shí)驗(yàn)研究提供詳細(xì)的數(shù)據(jù)支撐,而且還可以為新材料的設(shè)計(jì)和開發(fā)提供指導(dǎo)。納米力學(xué)測試需要使用專屬的納米力學(xué)測試儀器,如納米壓痕儀和納米拉伸儀等。
納米力學(xué)性能測試系統(tǒng)是一款可在SEM/FIB中對微納米材料和結(jié)構(gòu)的力學(xué)性能進(jìn)行原位、直接而準(zhǔn)確測量的納米機(jī)器人系統(tǒng)。測試原理是通過微力傳感探針對微納結(jié)構(gòu)施加可控的力,同時采用位移記錄器來測量該結(jié)構(gòu)的形變。從測得的力和形變(應(yīng)力-應(yīng)變)曲線可以定量地分析微納米結(jié)構(gòu)的力學(xué)性能。通過控制加載力的大小和方向,可實(shí)現(xiàn)拉伸、壓縮、斷裂、疲勞和蠕變等各種力學(xué)測試。同時,其配備的導(dǎo)電樣品測試平臺可以對微納米結(jié)構(gòu)的電學(xué)和力學(xué)性能進(jìn)行同步測試。納米力學(xué)測試可以解決納米材料在高溫、低溫和高壓等極端環(huán)境下的力學(xué)問題,提高納米材料的穩(wěn)定性和可靠性。深圳高校納米力學(xué)測試模塊
納米力學(xué)測試的結(jié)果對于預(yù)測納米材料在實(shí)際應(yīng)用中的表現(xiàn)具有重要參考價值。深圳高校納米力學(xué)測試模塊
英國:國家物理研究所對各種納米測量儀器與被測對象之間的幾何與物理間的相互作用進(jìn)行了詳盡的研究,繪制了各種納米測量儀器測量范圍的理論框架,其研制的微形貌納米測量儀器測量范圍是0.01n m~3n m和0.3n m~100n m。Warwick大學(xué)的Chetwynd博士利用X光干涉儀對長度標(biāo)準(zhǔn)用的波長進(jìn)行細(xì)分研究,他利用薄硅片分解和重組X光光束來分析干涉圖形,從干涉儀中提取的干涉條紋與硅晶格有相等的間距,該間距接近0.2nm,他依此作為校正精密位移傳感器的一種亞納米尺度。Queensgate儀器公司設(shè)計(jì)了一套納米定位裝置,它通過壓電驅(qū)動元件和電容位置傳感器相結(jié)合的控制裝置達(dá)到納米級的分辨率和定位精度。深圳高校納米力學(xué)測試模塊