甘肅材料科學納米力學測試

納米劃痕法，納米劃痕硬度計主要是通過測量壓頭在法向和切向上的載荷和位移的連續變化過程，進而研究材料的摩擦性能、塑性性能和斷裂性能的。納米劃痕儀器的設計主要有兩種方案 納米劃痕計和壓痕計，合二為一即劃痕計的法向力和壓痕深度由高分辨率的壓痕計提供，同時記錄勻速移動的試樣臺的位移，使壓頭沿試樣表面進行刻劃，切向力由壓桿上的兩個相互垂直的力傳感器測量納米劃痕硬度計和壓痕計相互單獨。納米劃痕硬度計，不只可以研究材料的摩擦磨損行為，還普遍應用于薄膜的粘著失效和黏彈行為。對刻劃材料來說，不只載荷和壓入深度是重要的參數，而且殘余劃痕的深度、寬度、凸起的高度在研究接觸壓力和實際摩擦也是十分重要的。目前，該類儀器已普遍應用于各種電子薄膜、汽車噴漆、膠卷、光學鏡 頭、磁盤、化妝品(指甲油和口紅)等的質量檢測。納米壓痕技術作為一種常見測試方法，可實時監測材料在微觀層面的力學性能。甘肅材料科學納米力學測試

FT-NMT03納米力學測試系統可以配合SEM/FIB原位精確直接地測量納米纖維的力學特性。微力傳感器加載微力，納米力學測試結合高分辨位置編碼器可以對納米纖維進行拉伸、循環、蠕變、斷裂等形變測試。力-形變（應力-應變）曲線可以定量的表征納米纖維的材料特性。此外，納米力學測試結合樣品架電連接，可以定量表征電-機械性質。位置穩定性，納米力學測試對于納米纖維的精確拉伸測試，納米力學測試系統的位移是測試不穩定性的主要來源。圖2展示了FT-NMT03納米力學測試系統位移的統計學評價，從中可以找到每一個測試間隔內位移導致的不確定性，例如100s內為450pm，意思是65%（或95%）的概率，納米力學測試系統在100s的時間間隔內的位移穩定性小于±450pm（或±900pm）。甘肅材料科學納米力學測試納米力學測試技術的發展為納米材料在能源、環保等領域的應用提供了更多可能性。

納米纖維已經展現出各種有趣的特性，除了高比表面積-體積比，納米纖維相比于塊狀材料，沿主軸方向有更突出的力學特性。因此納米纖維在復合材料、纖維、支架（組織工程學）、藥物輸送、創傷敷料或紡織業等領域是一種非常有應用前景的材料。納米纖維機械性能（剛度、彈性變形范圍、極限強度、韌性）的定量表征對理解其在目標應用中的性能非常重要，而測量這些參數需要高度專業畫的儀器，必須具備以下功能：以亞納米的分辨率測量非常小的變形；在測量的時間量程（例如100 s）內在納米級的位移下保持高度穩定的測量系統；以亞納米分辨率測量微小力；處理（撿取-放置）納米纖維并將其放置在機械測試儀器上。

2005 年，中國科學院上海硅酸鹽研究所的曾華榮研究員在國內率先單獨開發出定頻成像模式的AFAM，但不能測量模量。隨后，同濟大學、北京工業大學等單位也對這種成像模式進行了研究。2011 年初，我們研究組將雙頻共振追蹤技術用于AFAM，實現了快速的納米模量成像(一幅256×256 像素的圖像只需1~2min)，并對其準確度和靈敏度進行了系統研究。較近幾年，AFAM 引起了越來越多國內外學者的關注。然而，相對于其他AFM 模式，AFAM 的測量原理涉及梁振動力學和接觸力學，初學者不容易掌握。跨學科合作，推動納米力學測試技術不斷創新，滿足多領域需求。

樣品制備，納米力學測試納米纖維的拉伸測試前需要復雜的樣品制備過程，因此FT-NMT03納米力學測試具備微納操作的功能，納米力學測試利用力傳感微鑷或者微力傳感器可以對單根納米纖維進行五個自由度的拾取-放置操作（閉環）。可以使用聚焦離子束（FIB）沉積或電子束誘導沉積（EBID）對樣品進行固定。納米力學測試這種結合了電-機械測量和納米加工的技術為大多數納米力學測試應用提供了完美的解決方案。SEM/FIB集成，得益于FT-NMT03納米力學測試系統的緊湊尺寸（71×100×35mm），該系統可以與市面上絕大多數的全尺寸SEM/FIB結合使用，在樣品臺上安裝和拆卸該系統十分簡便，只需幾分鐘。此外，由于FT-NMT03納米力學測試的獨特設計（無基座、開放式），納米力學測試體系統可以和電子背向散射衍射儀（EBSD）和掃描透射電子顯微鏡（STEM）技術兼容。納米力學測試可以應用于納米材料的研究和開發，以及納米器件的設計和制造。江西微電子納米力學測試原理

通過納米力學測試，可以測量材料的硬度、彈性模量、粘附性等關鍵參數。甘肅材料科學納米力學測試

原位納米片取樣和力學測試技術，原位納米片取樣和力學測試技術是一種新興的納米尺度力學測試方法，其基本原理是利用優化的離子束打造方法，在含有待測塑料表面的納米區域內制備出超薄的平面固體材料，再對其進行拉伸、扭曲等力學測試。相比于傳統的拉伸試驗等方法，原位納米片取樣技術具有更優的尺寸控制和納米量級精度，可以為納米尺度力學測試提供更加準確的數據。總之，原位納米力學測量技術的研究及應用是未來納米材料科學發展的重要方向之一，將為納米材料的設計、開發以及工業應用等領域的發展做出積極貢獻。甘肅材料科學納米力學測試