摘要 隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展進(jìn)步，材料的研發(fā)和生產(chǎn)應(yīng)用進(jìn)入了微納米尺度，微納米材料憑借其出色的性能被人們普遍應(yīng)用于科研和生產(chǎn)生活的各方各面。與此同時，人們正深入研究探索微納米尺度的材料力學(xué)性能參數(shù)測量技術(shù)方法，以滿足微納米材料的飛速發(fā)展和應(yīng)用需求。微納米力學(xué)測量技術(shù)的應(yīng)用背景，隨著材料的研發(fā)生產(chǎn)和應(yīng)用進(jìn)入微納米尺度,以往的通過宏觀的力學(xué)測量手段已不適用于測量微納米薄膜和器件的力學(xué)性能參數(shù)的測量。近年來，微納米壓入和劃痕等力學(xué)測量手段隨著微納米材料的發(fā)展和應(yīng)用，在半導(dǎo)體薄膜和器件、功能薄膜、新能源材料、生物材料等領(lǐng)域應(yīng)用愈發(fā)普遍，因此亟待建立基于微納米尺度的材料力學(xué)性能參數(shù)測量的技術(shù)體系。納米力學(xué)測試在生物醫(yī)學(xué)領(lǐng)域，助力研究細(xì)胞力學(xué)行為，揭示疾病發(fā)生機制。湖南電線電纜納米力學(xué)測試儀

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。國外于1982年發(fā)明并使其發(fā)明者Binnig和Rohrer（美國）榮獲1986年物理學(xué)諾貝爾獎的掃描隧道顯微鏡（STM）。1986年，Binnig等人利用掃描隧道顯微鏡測量近10－18N的表面力，將掃描隧道顯微鏡與探針式輪廓儀相結(jié)合，發(fā)明了原子力顯微鏡，在空氣中測量，達(dá)到橫向精度3n m和垂直方向0．1n m的分辨率。California大學(xué)S．Alexander等人利用光杠桿實現(xiàn)的原子力顯微鏡初次獲得了原子級分辨率的表面圖像。湖南電線電纜納米力學(xué)測試儀面向未來，納米力學(xué)測試將繼續(xù)拓展人類對微觀世界的認(rèn)知邊界。

FT-NMT03納米力學(xué)測試系統(tǒng)可以配合SEM/FIB原位精確直接地測量納米纖維的力學(xué)特性。微力傳感器加載微力，納米力學(xué)測試結(jié)合高分辨位置編碼器可以對納米纖維進(jìn)行拉伸、循環(huán)、蠕變、斷裂等形變測試。力-形變（應(yīng)力-應(yīng)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(xué)測試結(jié)合樣品架電連接，可以定量表征電-機械性質(zhì)。位置穩(wěn)定性，納米力學(xué)測試對于納米纖維的精確拉伸測試，納米力學(xué)測試系統(tǒng)的位移是測試不穩(wěn)定性的主要來源。圖2展示了FT-NMT03納米力學(xué)測試系統(tǒng)位移的統(tǒng)計學(xué)評價，從中可以找到每一個測試間隔內(nèi)位移導(dǎo)致的不確定性，例如100s內(nèi)為450pm，意思是65%（或95%）的概率，納米力學(xué)測試系統(tǒng)在100s的時間間隔內(nèi)的位移穩(wěn)定性小于±450pm（或±900pm）。

德國：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級尺寸精度的計劃項目，這些研究包括：①．提高直線和角度位移的計量；②．研究高分辨率檢測與表面和微結(jié)構(gòu)之間的物理相互作用，從而給出微形貌、形狀和尺寸的測量。已完成亞納米級的一維位移和微形貌的測量。中國計量科學(xué)研究院研制了用于研究多種微位移測量方法標(biāo)準(zhǔn)的高精度微位移差拍激光干涉儀。中國計量科學(xué)研究院、清華大學(xué)等研制了用于大范圍納米測量的差拍法―珀干涉儀，其分辨率為0．3nm，測量范圍±1．1μm，總不確定度優(yōu)于3．5nm。中國計量學(xué)院朱若谷提出了一種能補償環(huán)境影響、插入光纖傳光介質(zhì)的補償式光纖雙法布里―珀羅微位移測量系統(tǒng)，適合于納米級微位移測量，可用于檢定其它高精度位移傳感器、幾何量計量等。利用納米力學(xué)測試，研究人員可揭示材料內(nèi)部缺陷、應(yīng)力分布等關(guān)鍵信息。

較大壓痕深度1.5 μ m時的試驗結(jié)果，其中納米硬度平均值為0.46GPa，而用傳統(tǒng)硬度計算方法得到的硬度平均值為0.580GPa，這說明傳統(tǒng)硬度計算方法在微納米硬度測量時誤差較大，其原因就是在微納米硬度測量時，材料變形的彈性恢復(fù)造成殘余壓痕面積較小，傳統(tǒng)方法使得計算結(jié)果產(chǎn)生了偏差，不能正確反映材料的硬度值。圖片通過對不同載荷下的納米硬度測量值進(jìn)行比較發(fā)現(xiàn)，單晶鋁的納米硬度值并不是恒定的， 而是在一定范圍內(nèi)隨著載荷（壓頭位移）的降低而逐漸增大，也就是存在壓痕尺寸效應(yīng)現(xiàn)象。圖3反映了納米硬度隨壓痕深度的變化。較大壓痕深度1μm時單晶鋁彈性模量與壓痕深度的關(guān)系。此外，納米硬度儀還可以輸出接觸剛、實時載荷等隨壓頭位移的變化曲線，試驗者可以從中獲得豐富的信息。通過納米力學(xué)測試，可以優(yōu)化材料的加工工藝，提高產(chǎn)品的性能和品質(zhì)。湖南電線電纜納米力學(xué)測試儀

納米力學(xué)測試需要使用專屬的納米力學(xué)測試儀器，如納米壓痕儀和納米拉伸儀等。湖南電線電纜納米力學(xué)測試儀

用戶可設(shè)計自定義的測試程序和測試模式：①FT-NTP納米力學(xué)測試平臺,是一個5軸納米機器人系統(tǒng),能夠在絕大部分全尺寸的SEM中對微納米結(jié)構(gòu)進(jìn)行精確的納米力學(xué)測試。②FT-nMSC模塊化系統(tǒng)控制器,其連接納米力學(xué)測試平臺,同步采集力和位移數(shù)據(jù)。其較大特點是該控制器提供硬。件級別的傳感器保護(hù)模式,防止微力傳感探針和微鑷子的力學(xué)過載。③FT-nHCM手動控制模塊,其配置的兩個操控桿方便手動控制納米力學(xué)測試平臺。④帶接線口的SEM法蘭,實現(xiàn)模塊化系統(tǒng)控制器和納米力學(xué)測試平臺的通訊。湖南電線電纜納米力學(xué)測試儀