深圳国产纳米力学测试实验室
2005 年,中国科学院上海硅酸盐研究所的曾华荣研究员在国内率先单独开发出定频成像模式的AFAM,但不能测量模量。随后,同济大学、北京工业大学等单位也对这种成像模式进行了研究。2011 年初,我们研究组将双频共振追踪技术用于AFAM,实现了快速的纳米模量成像(一幅256×256 像素的图像只需1~2min),并对其准确度和灵敏度进行了系统研究。较近几年,AFAM 引起了越来越多国内外学者的关注。然而,相对于其他AFM 模式,AFAM 的测量原理涉及梁振动力学和接触力学,初学者不容易掌握。纳米力学测试在生物医学领域的应用,有助于揭示生物分子和细胞结构的力学特性。深圳国产纳米力学测试实验室

英国:国家物理研究所对各种纳米测量仪器与被测对象之间的几何与物理间的相互作用进行了详尽的研究,绘制了各种纳米测量仪器测量范围的理论框架,其研制的微形貌纳米测量仪器测量范围是0.01n m~3n m和0.3n m~100n m。Warwick大学的Chetwynd博士利用X光干涉仪对长度标准用的波长进行细分研究,他利用薄硅片分解和重组X光光束来分析干涉图形,从干涉仪中提取的干涉条纹与硅晶格有相等的间距,该间距接近0.2nm,他依此作为校正精密位移传感器的一种亚纳米尺度。Queensgate仪器公司设计了一套纳米定位装置,它通过压电驱动元件和电容位置传感器相结合的控制装置达到纳米级的分辨率和定位精度。深圳工业纳米力学测试厂家在进行纳米力学测试前,需要对测试样品进行表面处理和尺寸测量,以确保测试结果的准确性。

对纳米材料和纳米器件的研究和发展来说,表征和检测起着至关重要的作用。由于人们对纳米材料和器件的许多基本特征、结构和相互作用了解得还不很充分,使其在设计和制造中存在许多的盲目性,现有的测量表征技术就存在着许多问题。此外,由于纳米材料和器件的特征长度很小,测量时产生很大扰动,以至产生的信息并不能完全表示其本身特性。这些都是限制纳米测量技术通用化和应用化的瓶颈,因此,纳米尺度下的测量无论是在理论上,还是在技术和设备上都需要深入研究和发展。
将近场声学和扫描探针显微术相结合的扫描探针声学显微术是近些年来发展的纳米力学测试方法。扫描探针声学显微术有多种应用模式,如超声力显微术(ultrasonic force microscopy,UFM)、原子力声学显微术(atomic force acoustic microscopy,AFAM)、超声原子力显微术(ultrasonic atomic force microscopy,UAFM),扫描声学力显微术(scanning acoustic force microscopy,SAFM)等。在以上几种应用模式中,以基于接触共振检测的AFAM 和UAFM 这两种方法应用较为普遍,有时也将它们统称为接触共振力显微术(contact resonance force microscopy,CRFM)。纳米力学测试可以帮助研究人员了解纳米材料的力学性能与结构之间的关系,为纳米材料的设计和优化提供指导。

随着精密、 超精密加工技术的发展,材料在纳米尺度下的力学特性引起了人们的极大关注研究。而传统的硬度测量方法只适于宏观条件下的研究和应用,无法用于测量压痕深度为纳米级或亚微米级的硬度( 即所谓纳米硬度,nano- hardness) 。近年来,测量纳米硬度一般采用新兴的纳米压痕技术 (nano-indentation),由于采用纳米压痕技术可以在极小的尺寸范围内测试材料的力学性能,除了塑性性质外,还可反映材料的弹性性质,因此得到了越来越普遍的应用。摩擦学测试在纳米力学领域具有重要地位,为减少能源损耗提供解决方案。重庆微纳米力学测试系统
面向未来,纳米力学测试将继续拓展人类对微观世界的认知边界。深圳国产纳米力学测试实验室
纳米压痕获得的材料信息也比较丰富,既可以通过静态力学性能测试获得材料的硬度、弹性模量、断裂韧性、相变(畴变) 等信息,也可以通过动态力学性能测试获得被测样品的存储模量、损耗模量或损耗因子等。另外,动态纳米压痕技术还可以实现对材料微纳米尺度存储模量和损耗模量的模量成像(modulus mapping)。图1 是美国Hysitron 公司生产的TI-900 Triboindenter 纳米压痕仪的实物图。纳米压痕作为一种较通用的微纳米力学测试方法,目前仍然有不少研究者致力于对其方法本身的改进和发展。深圳国产纳米力学测试实验室
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