广东材料科学纳米力学测试厂家

时间:2024年12月11日 来源:

AFAM 方法提出之后,不少研究者对方法的准确度和灵敏度方面进行了研究。Hurley 等分析了空气湿度对AFAM 定量化测量结果的影响。Rabe 等分析了探针基片对AFAM 定量化测量的影响。Hurley 等详细对比了AFAM 单点测试与纳米压痕以及声表面波谱方法的测试原理、空间分辨率、适用性及测试优缺点等。Stan 等提出一种双参考材料的方法,此方法不需要了解针尖的力学性能,可以在一定程度上提高测试的准确度。他们还提出了一种基于多峰接触的接触力学模型,在一定程度上可以提高测试的准确度。Turner 等通过严格的理论推导研究了探针不同阶弯曲振动和扭转振动模态的灵敏度问题。Muraoka提出一种在探针微悬臂末端附加集中质量的方法,以提高测试灵敏度。Rupp 等对AFAM测试过程中针尖样品之间的非线性相互作用进行了研究。纳米力学测试还可以用于研究纳米结构材料的断裂行为和变形机制。广东材料科学纳米力学测试厂家

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纳米压痕试验举例,试验材料取单晶铝,试验在美国 MTS 公司生产的 Nano Indenter XP 型纳米硬度仪以及美国 Digital Instruments 公司生产的原子力显微镜 (AFM) 上进行。首先将试样放到纳米硬度仪上进行压痕试验,根据设置的较大载荷或者压痕深度的不同,试验时间从数十分钟到若干小时不等,中间过程不需人工干预。试验结束后,纳米压痕仪自动计算出试样的纳米硬度值和相关重要性能指标。本试验中对单晶铝(110) 面进行检测,设置压痕深度为1.5 μ m,共测量三点,较终结果取三点的平均值。广东材料科学纳米力学测试厂家纳米力学测试可以解决纳米材料在制备和应用过程中的力学问题,提高纳米材料的性能和稳定性。

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Berkovich压头是纳米压痕硬度计中较常用的。它可以加工得很尖,而且几何形状在很小尺度内保持自相似,适合于小尺度的压痕实验。目前,该类压头的加工水平:端部半径50nm,典型值约40nm,中心线和面的夹角精度为J=0.025°。在纳米压痕硬度测量中,Berkovich压头是一种理想的压头。优点包括:易获得好的加工质量,很小载荷就能产生塑性,能减小摩擦的影响。Cube-corner压头因其三个面相互垂直,像立方体的一个角,故取此名称。压头越尖,就会在接触区内产生理想的应力和应变。目前,该种压头主要用于断裂韧性(fracture toughness)的研究。它能在脆性材料的压痕周围产生很小的规则裂纹,这样的裂纹能在相当小的范围内用来估计断裂韧性。锥形压头圆锥具有尖的自相似几何形状,从模型角度常利用它的轴对称特性,纳米压痕硬度的许多模型均基于圆锥压痕。由于难以加工出尖的圆锥金刚石压头,它在小尺度实验中很少使用。

微纳米材料研究中用到的一些现代测试技术:电子显微法,电子显微技术是以电子显微镜为研究手段来分析材料的一种技术。电子显微镜拥有高于光学显微镜的分辨率,可以放大几十倍到几十万倍的范围,在实验研究中具有不可替代的意义,推动了众多领域研究的进程。电子显微技术的光源为电子束,通过磁场聚焦成像或者静电场的分析技术才达成高分辨率的效果、利用电子显微镜可以得到聚焦清晰的图像, 有利于研究人员对于实验结果进行观察分析。纳米压痕技术作为一种常见测试方法,可实时监测材料在微观层面的力学性能。

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扫描探针声学显微术一般适用于模量范围在1~300 GPa 的材料。对于更软的材料,在测试过程中接触力有可能会对样品造成损害。基于轻敲模式的原子力显微镜多频成像技术是近年来发展的一项纳米力学测试方法。通过同时激励和检测探针多个频率的响应或探针振动的两阶(或多阶) 模态或探针振动的基频和高次谐波成分等,可以实现对被测样品形貌、弹性等性质的快速测量。只要是涉及探针两个及两个以上频率成分的激励和检测,均可以归为多频成像技术。由于轻敲模式下针尖施加的作用力远小于接触状态下的作用力,因此基于轻敲模式的多频成像技术适合于软物质力学性能的测量。借助纳米力学测试,可以评估材料在微观尺度下的耐磨性和耐蚀性。广西国产纳米力学测试供应

在生物医学领域,纳米力学测试有助于了解细胞与纳米材料的相互作用机制。广东材料科学纳米力学测试厂家

纳米测量技术是利用改制的扫描隧道显微镜进行微形貌测量,这个技术已成功的应用于石墨表面和生物样本的纳米级测量。国外于1982年发明并使其发明者Binnig和Rohrer(美国)荣获1986年物理学诺贝尔奖的扫描隧道显微镜(STM)。1986年,Binnig等人利用扫描隧道显微镜测量近10-18N的表面力,将扫描隧道显微镜与探针式轮廓仪相结合,发明了原子力显微镜,在空气中测量,达到横向精度3n m和垂直方向0.1n m的分辨率。California大学S.Alexander等人利用光杠杆实现的原子力显微镜初次获得了原子级分辨率的表面图像。广东材料科学纳米力学测试厂家

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