將近場(chǎng)聲學(xué)和掃描探針顯微術(shù)相結(jié)合的掃描探針聲學(xué)顯微術(shù)是近些年來(lái)發(fā)展的納米力學(xué)測(cè)試方法。掃描探針聲學(xué)顯微術(shù)有多種應(yīng)用模式,如超聲力顯微術(shù)(ultrasonic force microscopy,UFM)、原子力聲學(xué)顯微術(shù)(atomic force acoustic microscopy,AFAM)、超聲原子力顯微術(shù)(ultrasonic atomic force microscopy,UAFM),掃描聲學(xué)力顯微術(shù)(scanning acoustic force microscopy,SAFM)等。在以上幾種應(yīng)用模式中,以基于接觸共振檢測(cè)的AFAM 和UAFM 這兩種方法應(yīng)用較為普遍,有時(shí)也將它們統(tǒng)稱為接觸共振力顯微術(shù)(contact resonance force microscopy,CRFM)。在進(jìn)行納米力學(xué)測(cè)試時(shí),需要選擇合適的測(cè)試方法和參數(shù),以確保測(cè)試結(jié)果的準(zhǔn)確性和可靠性。北京納米力學(xué)測(cè)試定制
借助原子力顯微鏡(AFM)的納米力學(xué)測(cè)試法,利用原子力顯微鏡探針的納米操縱能力對(duì)一維納米材料施加彎曲或拉伸載荷。施加彎曲載荷時(shí),原子力顯微鏡探針作用在一維納米懸臂梁結(jié)構(gòu)高自山端國(guó)雙固支結(jié)構(gòu)的中心位置,彎曲撓度和載荷通過(guò)原子力顯微鏡探針懸曾梁的位移和懸臂梁的剛度獲取,依據(jù)連續(xù)力學(xué)理論,由試樣的載荷一撓度曲線獲得其彈性模量、強(qiáng)度和韌性等力學(xué)性能參數(shù)。這種方法加載機(jī)理簡(jiǎn)單,相對(duì)拉伸法容易操作,缺點(diǎn)是原子力顯微鏡探針的尺寸與被測(cè)納米試樣相比較大,撓度較大時(shí)探針的滑動(dòng)以及試樣中心位置的對(duì)準(zhǔn)精度嚴(yán)重影響測(cè)試精度3、借助微機(jī)電系統(tǒng)(MEMS)技術(shù)的片上納米力學(xué)測(cè)試法基于 MEMS 的片上納米力學(xué)測(cè)試法采用 MEMS 微加工工藝將微驅(qū)動(dòng)單元、微傳感單元或試樣集成在同一芯片上,通過(guò)微驅(qū)動(dòng)單元對(duì)試樣施加載荷,微位移與微力檢測(cè)單元檢測(cè)試樣變形與加載力,進(jìn)面獲取試樣的力學(xué)性能。北京納米力學(xué)測(cè)試定制納米力學(xué)測(cè)試的結(jié)果可以為納米材料的安全性和可靠性評(píng)估提供重要依據(jù)。
德國(guó):T.Gddenhenrich等研制了電容式位移控制微懸臂原子力顯微鏡。在PTB進(jìn)行了一系列稱為1nm級(jí)尺寸精度的計(jì)劃項(xiàng)目,這些研究包括:①.提高直線和角度位移的計(jì)量;②.研究高分辨率檢測(cè)與表面和微結(jié)構(gòu)之間的物理相互作用,從而給出微形貌、形狀和尺寸的測(cè)量。已完成亞納米級(jí)的一維位移和微形貌的測(cè)量。中國(guó)計(jì)量科學(xué)研究院研制了用于研究多種微位移測(cè)量方法標(biāo)準(zhǔn)的高精度微位移差拍激光干涉儀。中國(guó)計(jì)量科學(xué)研究院、清華大學(xué)等研制了用于大范圍納米測(cè)量的差拍法―珀干涉儀,其分辨率為0.3nm,測(cè)量范圍±1.1μm,總不確定度優(yōu)于3.5nm。中國(guó)計(jì)量學(xué)院朱若谷提出了一種能補(bǔ)償環(huán)境影響、插入光纖傳光介質(zhì)的補(bǔ)償式光纖雙法布里―珀羅微位移測(cè)量系統(tǒng),適合于納米級(jí)微位移測(cè)量,可用于檢定其它高精度位移傳感器、幾何量計(jì)量等。
SFM納米力學(xué)測(cè)試。在掃描隧道顯微鏡(STM)發(fā)明以后,基于STM,人們又陸續(xù)發(fā)展一系列相似的掃描成像顯微技術(shù),它們包括原子力顯微鏡(AFM)、摩擦力顯微鏡(FFM)、磁力顯微鏡、靜電力顯微等,統(tǒng)稱為掃描力顯微鏡(SFM)。由于這些掃描力顯微鏡成像的工作原理是基于探針與被測(cè)樣品之間的原子力、摩擦力、磁力或靜電力,因此,它們自然地成為測(cè)量探針與被測(cè)樣品之間微觀原子力、摩擦力、磁力或靜電力的有力工具。采用原子力顯微鏡對(duì)飽和鐵轉(zhuǎn)鐵蛋白和脫鐵轉(zhuǎn)鐵蛋白與轉(zhuǎn)鐵蛋白抗體之間的相互作用進(jìn)行研究通過(guò)原子力顯微鏡對(duì)分子間力的曲線進(jìn)行探測(cè),比較飽和鐵轉(zhuǎn)鐵蛋白和脫鐵轉(zhuǎn)鐵蛋白與抗體之間的作用力的差異。在生物醫(yī)學(xué)領(lǐng)域,納米力學(xué)測(cè)試有助于了解細(xì)胞與納米材料的相互作用機(jī)制。
縱觀納米測(cè)量技術(shù)發(fā)展的歷程,它的研究主要向兩個(gè)方向發(fā)展:一是在傳統(tǒng)的測(cè)量方法基礎(chǔ)上,應(yīng)用先進(jìn)的測(cè)試儀器解決應(yīng)用物理和微細(xì)加工中的納米測(cè)量問(wèn)題,分析各種測(cè)試技術(shù),提出改進(jìn)的措施或新的測(cè)試方法;二是發(fā)展建立在新概念基礎(chǔ)上的測(cè)量技術(shù),利用微觀物理、量子物理中較新的研究成果,將其應(yīng)用于測(cè)量系統(tǒng)中,它將成為未來(lái)納米測(cè)量的發(fā)展趨向。但納米測(cè)量中也存在一些問(wèn)題限制了它的發(fā)展。建立相應(yīng)的納米測(cè)量環(huán)境一直是實(shí)現(xiàn)納米測(cè)量亟待解決的問(wèn)題之一,而且在不同的測(cè)量方法中需要的納米測(cè)量環(huán)境也是不同的。納米力學(xué)測(cè)試在生物醫(yī)學(xué)領(lǐng)域的應(yīng)用,有助于揭示生物分子和細(xì)胞結(jié)構(gòu)的力學(xué)特性。廣州化工納米力學(xué)測(cè)試參考價(jià)
納米力學(xué)測(cè)試設(shè)備的精度和靈敏度對(duì)于獲得準(zhǔn)確的測(cè)試結(jié)果至關(guān)重要。北京納米力學(xué)測(cè)試定制
本文中主要對(duì)當(dāng)今幾種主要材料納觀力學(xué)與納米材料力學(xué)特性測(cè)試方法:納米硬度技術(shù)、納米云紋技術(shù)、掃描力顯微鏡技術(shù)等進(jìn)行概述。納米硬度技術(shù)。隨著現(xiàn)代材料表面工程、微電子、集成微光機(jī)電 系統(tǒng)、生物和醫(yī)學(xué)材料的發(fā)展試樣本身或表面改性層厚度越來(lái)越小。傳統(tǒng)的硬度測(cè)量已無(wú)法滿足新材料研究的需要,于是納米硬度技術(shù)應(yīng)運(yùn)而生。納米硬度計(jì)是納米硬度測(cè)量的主要儀器,它是一種檢測(cè)材料微小體積內(nèi)力學(xué)性能的測(cè)試儀器,包括壓痕硬度和劃痕硬度兩種工作模式。由于壓痕或劃痕深度一般控制在微米甚至納米尺度,因此該類(lèi)儀器已成為電子薄膜、涂層、材料表面及其改性的力學(xué)性能檢測(cè)的理想手段。它不需要將表層從基體上剝離,便可直接給出材料表層力學(xué)性質(zhì)的空間分布。北京納米力學(xué)測(cè)試定制