納米科學(xué)與技術(shù)是近二十年來發(fā)展起來的一門前沿和交叉學(xué)科,納米力學(xué)作為其中的一個分支,對其他分支學(xué)科如納米材料學(xué)、物理學(xué)、生物醫(yī)學(xué)等都有著重要的支撐作用。下面簡要介紹一下目前應(yīng)用較普遍的兩類微納米力學(xué)測試方法:納米壓痕方法和基于原子力顯微鏡的納米力學(xué)測試方法。納米壓痕是20 世紀(jì)90 年代初期快速發(fā)展起來的一種微納米力學(xué)測試方法,是研究微納米尺度材料力學(xué)性能的重要方法之一,在科研和工業(yè)領(lǐng)域都有著普遍的應(yīng)用。納米壓痕的壓入深度在一般在納米量級,遠(yuǎn)小于傳統(tǒng)壓痕的微米或毫米量級。限于光學(xué)顯微鏡的分辨率,無法直接對納米壓痕的尺寸進(jìn)行精確測量。納米力學(xué)測試是一種通過納米尺度下的力學(xué)性質(zhì)來研究材料特性的方法。深圳金屬納米力學(xué)測試供應(yīng)商
原位納米力學(xué)測試系統(tǒng)(nanoindentation,instrumented-indentation testing,depth-sensing indentation,continuous-recording indentation,ultra low load indentation)是一類先進(jìn)的材料表面力學(xué)性能測試儀器。該類儀器裝有高分辨率的致動器和傳感器,可以控制和監(jiān)測壓頭在材料中的壓入和退出,能提供高分辨率連續(xù)載荷和位移的測量。包括壓痕硬度和劃痕硬度兩種工作模式,主要應(yīng)用于測試各種薄膜(包括厚度小于100納米的超薄膜、多層復(fù)合膜、抗磨損膜、潤滑膜、高分子聚合物膜、生物膜等)、多相復(fù)合材料的基體本構(gòu)和界面、金屬陣列復(fù)合材料、類金剛石碳涂層(DLC)、半導(dǎo)體材料、MEMS、生物醫(yī)學(xué)樣品(包括骨、牙齒、血管等)和生物材料、等在nano水平上的力學(xué)特性,還可以進(jìn)行納米機(jī)械加工。通過探針壓痕或劃痕來獲得材料微區(qū)的硬度、彈性模量、摩擦系數(shù)、磨損率、斷裂剛度、失效、蠕變、應(yīng)力釋放、分層、粘附力(結(jié)合力)、存儲模量、損失模量等力學(xué)數(shù)據(jù)。海南高精度納米力學(xué)測試供應(yīng)納米力學(xué)測試在納米器件的設(shè)計和制造中具有重要作用。
研究液相環(huán)境下的流體載荷對探針振動產(chǎn)生的影響可以將AFAM 定量化測試應(yīng)用范圍擴(kuò)展至液相環(huán)境。液相環(huán)境下增加的流體質(zhì)量載荷和流體阻尼使探針振動的共振頻率和品質(zhì)因子都較大程度上減小。Parlak 等采用簡單的解析模型考慮流體質(zhì)量載荷和流體阻尼效應(yīng),可以在液相環(huán)境下從探針的接觸共振頻率導(dǎo)出針尖樣品的接觸剛度值。Tung 等通過嚴(yán)格的理論推導(dǎo),提出通過重構(gòu)流體動力學(xué)函數(shù)的方法,將流體慣性載荷效應(yīng)進(jìn)行分離。此方法不需要預(yù)先知道探針的幾何尺寸及材料特性,也不需要了解周圍流體的力學(xué)性能。
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)計力學(xué),材料科學(xué)和量子化學(xué)等的交叉學(xué)科。納米力學(xué)測試應(yīng)用于半導(dǎo)體、生物醫(yī)學(xué)、能源等多個領(lǐng)域,具有普遍前景。
納米壓痕試驗舉例,試驗材料取單晶鋁,試驗在美國 MTS 公司生產(chǎn)的 Nano Indenter XP 型納米硬度儀以及美國 Digital Instruments 公司生產(chǎn)的原子力顯微鏡 (AFM) 上進(jìn)行。首先將試樣放到納米硬度儀上進(jìn)行壓痕試驗,根據(jù)設(shè)置的較大載荷或者壓痕深度的不同,試驗時間從數(shù)十分鐘到若干小時不等,中間過程不需人工干預(yù)。試驗結(jié)束后,納米壓痕儀自動計算出試樣的納米硬度值和相關(guān)重要性能指標(biāo)。本試驗中對單晶鋁(110) 面進(jìn)行檢測,設(shè)置壓痕深度為1.5 μ m,共測量三點(diǎn),較終結(jié)果取三點(diǎn)的平均值。納米力學(xué)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。江西微電子納米力學(xué)測試原理
納米力學(xué)測試能夠揭示材料表面的微觀結(jié)構(gòu)與性能之間的關(guān)系。深圳金屬納米力學(xué)測試供應(yīng)商
量子效應(yīng)也決定納米結(jié)構(gòu)新的電,光和化學(xué)性質(zhì)。因此量子效應(yīng)在鄰近的納米科學(xué),納米技術(shù),如納米電子學(xué),先進(jìn)能源系統(tǒng)和納米生物技術(shù)學(xué)科范圍得到更多注意。納米測量技術(shù)是利用改制的掃描隧道顯微鏡進(jìn)行微形貌測量,這個技術(shù)已成功的應(yīng)用于石墨表面和生物樣本的納米級測量。安全一直是必須認(rèn)真考慮的問題。電測量工具會輸出有危險的、甚至是致命的電壓和電流。清楚儀器使用中何時會發(fā)生這些情形顯得極為重要,只有這樣人們才能采取恰當(dāng)?shù)陌踩婪妒侄?。請認(rèn)真閱讀并遵從各種工具附帶的安全指示。深圳金屬納米力學(xué)測試供應(yīng)商