電子/離子束云紋法和電鏡掃描云紋法,利用電子/離子?xùn)|抗蝕劑制作出10000線/mm的電子/離子?xùn)|云紋光柵,這種光柵的應(yīng)用頻率范圍為40~20000線/mm,柵線的較小寬度可達(dá)到幾十納米。電鏡掃描條紋的倍增技術(shù)用于單晶材料納米級變形測量。其原理是:在測量中,單晶材料的晶格結(jié)構(gòu)由透射電鏡(TEM)采集并記錄在感光膠片上作為試件柵,以幾何光柵為參考柵,較終通過透射電鏡放大倍數(shù)與試件柵的頻率關(guān)系對上述兩柵的干涉云紋進(jìn)行分析,即可獲得單晶材料表面微小的應(yīng)變場。STM/晶格光柵云紋法,隧道顯微鏡(STM)納米云紋法是測量表面位移的新技術(shù)。測量中,把掃描隧道顯微鏡的探針掃描線作為參考柵,把物質(zhì)原子晶格柵結(jié)構(gòu)作為試件柵,然后對這兩組柵線干涉形成的云紋進(jìn)行納米級變形測量。運(yùn)用該方法對高定向裂解石墨的納米級變形應(yīng)變進(jìn)行測試,得到隨掃描范圍變化的應(yīng)變場。摩擦學(xué)測試在納米力學(xué)領(lǐng)域具有重要地位,為減少能源損耗提供解決方案。海南原位納米力學(xué)測試
納米硬度計主要由移動線圈、加載單元、金剛石壓頭和控制單元4部分組成。壓頭及其所在軸的運(yùn)動由移動線圈控制,改變線圈電流的大小即可實(shí)現(xiàn)壓頭的軸向位移,帶動壓頭垂直壓向試件表面,在試件表面產(chǎn)生壓力。移動線圈設(shè)計的關(guān)鍵在于既要滿足較大量程的需要,還必須有很高的分辨率,以實(shí)現(xiàn)納米級的位移和精確測量。壓頭載荷的測量和控制是通過應(yīng)變儀來實(shí)現(xiàn)的。應(yīng)變儀發(fā)出的信號再反饋到移動線圈上.如此可進(jìn)行閉環(huán)控制,以實(shí)現(xiàn)限定載荷和壓深痕實(shí)驗(yàn)。整個壓入過程完全由微機(jī)自動控制進(jìn)行??稍诰€測量位移與相應(yīng)的載荷,并建立兩者之間的關(guān)系壓頭大多為金剛石壓頭,常用的壓頭有Berkovich壓頭、Cube Corner壓頭和Conical壓頭。四川表面微納米力學(xué)測試哪家好納米力學(xué)測試在航空航天領(lǐng)域,為超輕、強(qiáng)度高材料研發(fā)提供支持。
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。
Berkovich壓頭是納米壓痕硬度計中較常用的。它可以加工得很尖,而且?guī)缀涡螤钤诤苄〕叨葍?nèi)保持自相似,適合于小尺度的壓痕實(shí)驗(yàn)。目前,該類壓頭的加工水平:端部半徑50nm,典型值約40nm,中心線和面的夾角精度為J=0.025°。在納米壓痕硬度測量中,Berkovich壓頭是一種理想的壓頭。優(yōu)點(diǎn)包括:易獲得好的加工質(zhì)量,很小載荷就能產(chǎn)生塑性,能減小摩擦的影響。Cube-corner壓頭因其三個面相互垂直,像立方體的一個角,故取此名稱。壓頭越尖,就會在接觸區(qū)內(nèi)產(chǎn)生理想的應(yīng)力和應(yīng)變。目前,該種壓頭主要用于斷裂韌性(fracture toughness)的研究。它能在脆性材料的壓痕周圍產(chǎn)生很小的規(guī)則裂紋,這樣的裂紋能在相當(dāng)小的范圍內(nèi)用來估計斷裂韌性。錐形壓頭圓錐具有尖的自相似幾何形狀,從模型角度常利用它的軸對稱特性,納米壓痕硬度的許多模型均基于圓錐壓痕。由于難以加工出尖的圓錐金剛石壓頭,它在小尺度實(shí)驗(yàn)中很少使用。納米力學(xué)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。
微納米材料研究中用到的一些現(xiàn)代測試技術(shù):電子顯微法,電子顯微技術(shù)是以電子顯微鏡為研究手段來分析材料的一種技術(shù)。電子顯微鏡擁有高于光學(xué)顯微鏡的分辨率,可以放大幾十倍到幾十萬倍的范圍,在實(shí)驗(yàn)研究中具有不可替代的意義,推動了眾多領(lǐng)域研究的進(jìn)程。電子顯微技術(shù)的光源為電子束,通過磁場聚焦成像或者靜電場的分析技術(shù)才達(dá)成高分辨率的效果、利用電子顯微鏡可以得到聚焦清晰的圖像, 有利于研究人員對于實(shí)驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行觀察分析。納米力學(xué)測試可以揭示納米材料在受力過程中的微觀結(jié)構(gòu)變化和能量耗散機(jī)制。海南原位納米力學(xué)測試
納米力學(xué)測試的結(jié)果可以為納米材料的安全性和可靠性評估提供重要依據(jù)。海南原位納米力學(xué)測試
微納米材料力學(xué)性能測試系統(tǒng)可移動范圍:250mm x 150mm;步長分辨率:50nm;Encoder 分辨率:500nm;較大移動速率:30mm/S;Z stage??梢苿臃秶?0mm;步長分辨率:3nm;較大移動速率:1.9mm/S。原位成像掃描范圍。XY 方向:60μm x 60μm;Z 方向:4μm;成像分辨率:256 x 256 像素點(diǎn);掃描速率:3Hz;壓頭原位的位置控制精度:<+/-10nm;較大樣品尺寸:150mm- 200mm。納米壓痕試驗(yàn):測試硬度及彈性模量(包括隨著連續(xù)壓入深度的變化獲得硬度和彈性模量的分布)以及斷裂韌性、蠕變、應(yīng)力釋放等。 納米劃痕試驗(yàn):獲得摩擦系數(shù)、臨界載荷、膜基結(jié)合性質(zhì)。納米摩擦磨損試驗(yàn) :評價抗磨損能力。在壓痕、劃痕、磨損前后的SPM原位掃描探針成像: 獲得微區(qū)的形貌組織結(jié)構(gòu)。海南原位納米力學(xué)測試