量子效應決定物理系統(tǒng)內(nèi)個別原子間的相互作用力。在納米力學中用一些原子間勢能的平均數(shù)學模型引入量子效應。在經(jīng)典多體動力學內(nèi)加入原子間勢能提供了納米結(jié)構和原子尺寸決定性的力學模型。數(shù)據(jù)方法求解這些模型稱為分子動力學(MD),有時稱為分子力學。非決定性數(shù)字近似包括蒙特卡羅,動力蒙卡羅和其它方法?,F(xiàn)代的數(shù)字工具也包括交叉通用近似,允許同時和連續(xù)利用原子尺寸的模型。發(fā)展這些復雜的模型是另一應用力學的研究課題。納米力學測試可用于研究納米顆粒在膠體、液態(tài)等介質(zhì)中的相互作用行為。江西半導體納米力學測試原理
當前納米力學主要應用的測試手段是納米壓痕和基于原子力顯微鏡(AFM) 的力—距離曲線方法,實際上還有另外一種基于AFM 的納米力學測試方法——掃描探針聲學顯微術(atomic force acoustic microscopy,AFAM)。AFAM具有分辨率高、成像速度快、相對誤差低、力學性能敏感度高等優(yōu)點。然而,目前AFAM 的應用還不夠普遍,相關領域的學者對AFAM 了解和使用的還不多。為此,我們在前期研究的基礎上,經(jīng)過整理和凝練,形成了這部專著,目的是推動AFAM這種新型納米力學測量方法在國內(nèi)的普遍應用。廣西表面微納米力學測試應用在納米力學測試中,常用的儀器包括原子力顯微鏡、納米硬度儀等設備。
納米壓痕技術也稱深度敏感壓痕技術(Depth-Sensing Indentation, DSI),是較簡單的測試材料力學性質(zhì)的方法之一,可以在納米尺度上測量材料的各種力學性質(zhì),如載荷-位移曲線、彈性模量、硬度、斷裂韌性、應變硬化效應、粘彈性或蠕變行為等。納米壓痕理論,納米壓痕試驗中典型的載荷-位移曲線。在加載過程中試樣表面首先發(fā)生的是彈性變形,隨著載荷進一步提高,塑性變形開始出現(xiàn)并逐步增大;卸載過程主要是彈性變形恢復的過程,而塑性變形較終使得樣品表面形成了壓痕。圖中Pmax 為較大載荷,hmax 為較大位移,hf為卸載后的位移,S為卸載曲線初期的斜率。納米硬度的計算仍采用傳統(tǒng)的硬度公式H =P/A。式中,H 為硬度 (GPa);P 為較大載荷 ( μ N),即上文中的 P max ;A 為壓痕面積的投影(nm2 )。
微納米材料力學性能測試系統(tǒng)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??v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。納米力學測試的結(jié)果可以為新材料的設計和應用提供重要參考。
除了采用彎曲振動模式進行測量外,Reinstadtler 等給出了探針扭轉(zhuǎn)振動模式測量側(cè)向接觸剛度的理論基礎。通過同時測量探針微懸臂的彎曲振動和扭轉(zhuǎn)振動,Hurley 和Turner提出了一種同時測量各向同性材料楊氏模量、剪切模量和泊松比的方法。Killgore 等提出了利用軟探針的高階模態(tài)進行AFAM 定量化測試的方法,可以使探針施加在樣品上的力減小到10 nN,極大地擴展了這一方法的應用范圍。Killgore 和Hurley提出了一種新的脈沖接觸共振的方法,將接觸共振與脈沖力模式相結(jié)合,不只能測量探針的接觸共振頻率和品質(zhì)因子,還可以測量針尖樣品之間黏附力的大小。納米力學測試可以幫助研究人員了解納米材料的疲勞行為,從而改進納米材料的設計和制備工藝。四川汽車納米力學測試市場價格
納米力學測試在航空航天領域,為超輕、強度高材料研發(fā)提供支持。江西半導體納米力學測試原理
納米壓痕儀的應用,納米壓痕儀可適用于有機或無機、軟質(zhì)或硬質(zhì)材料的檢測分析,包括PVD、CVD、PECVD薄膜,感光薄膜,彩繪釉漆,光學薄膜,微電子鍍膜,保護性薄膜,裝飾性薄膜等等?;w可以為軟質(zhì)或硬質(zhì)材料,包括金屬、合金、半導體、玻璃、礦物和有機材料等。半導體技術(鈍化層、鍍金屬、Bond Pads);存儲材料(磁盤的保護層、磁盤基底上的磁性涂層、CD的保護層);光學組件(接觸鏡頭、光纖、光學刮擦保護層);金屬蒸鍍層;防磨損涂層(TiN, TiC, DLC, 切割工具);藥理學(藥片、植入材料、生物組織);工程學(油漆涂料、橡膠、觸摸屏、MEMS)等行業(yè)。江西半導體納米力學測試原理