AFAM 利用探針和樣品之間的接觸共振進行測試,基于對探針的動力學特性以及針尖樣品之間的接觸力學行為分析,可以通過對探針接觸共振頻率、品質因子、振幅、相位等響應信息的測量,實現被測樣品力學性能的定量化表征。AFAM 不只可以獲得樣品表面納米尺度的形貌特征,還可以測量樣品表面或亞表面的納米力學特性。AFAM 屬于近場聲學成像技術,它克服了傳統聲學成像中聲波半波長對成像分辨率的限制,其分辨率取決于探針針尖與測試樣品之間的接觸半徑大小。AFM 探針的針尖半徑很小(5~50 nm),且施加在樣品上的作用力也很小(一般為幾納牛到幾微牛),因此AFAM 的空間分辨率極高,其橫向分辨率與普通AFM 一樣可以達到納米量級。與納米壓痕技術相比,AFAM 在分辨率方面具有明顯的優勢,通常認為其測試過程是無損的。此外,AFAM 在成像質量和速度方面均明顯優于納米壓痕。目前,AFAM 已經普遍應用于納米復合材料、智能材料、生物材料、納米材料和薄膜系統等各種先進材料領域。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。四川納米力學測試廠家直銷
有限元數值分析方面,Hurley 等分別基于解析模型和有限元模型兩種數據分析方法測量了鈮薄膜的壓入模量,并進行了對比。Espinoza-Beltran 等考慮探針微懸臂的傾角、針尖高度、梯形橫截面、材料各向異性等的影響,給出了一種將實驗測試和有限元優化分析相結合,確定針尖樣品面外和面內接觸剛度的方法。有限元分析方法綜合考慮了實際情況中的多種影響因素,精度相對較高。Kopycinska-Muller 等研究了AFAM 測試過程中針尖樣品微納米尺度下的接觸力學行為。Killgore 等提出了一種通過檢測探針接觸共振頻率變化對針尖磨損進行連續測量的方法。云南納米力學測試原理納米力學測試結果有助于優化材料設計,提升產品性能,降低生產成本。
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的方法之一,可以在納米尺度上測量材料的各種力學性質,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生的是彈性變形,隨著載荷進一步提高,塑性變形開始出現并逐步增大;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 )。
納米云紋法,云紋法是在20世紀60年代興起的物體表面全場變形的測量技術。從上世紀80年代以來,高頻率光柵制作技術已經日趨成熟。目前高精度云紋干涉法通常使用的高密度光柵頻率已達到600~2400線mm,其測量位移靈敏度比傳統的云紋法高出幾十倍甚至上百倍。近年來云紋法的研究熱點已進入微納尺度的變形測量,并出現與各種高分辨率電鏡技術、掃描探針顯微技術相結合的趨勢。顯微幾何云紋法,在光學顯微鏡下通過調整放大倍數將柵線放大到頻率小于40線/mm,然后利用分辨率高的感光膠片分別記錄變形前后的柵線,兩種柵線干涉后即可獲得材料表面納米級變形的云紋。借助納米力學測試,可以評估材料在微觀尺度下的耐磨性和耐蝕性。
隨著科學技術的發展,納米尺度材料的研究變得越來越重要。納米尺度材料具有獨特的力學性質,與傳統材料相比有著許多不同之處。為了深入了解和研究納米尺度材料的力學性質,科學家們不斷開發出各種先進的測試方法。在本文中,我將分享一些納米尺度下常用的材料力學性質測試方法,研究人員可以根據具體需求選擇適合的方法來進行材料力學性質的測試與研究。納米尺度下力學性質的研究對于深入了解材料的力學行為、提高材料性能以及開發新材料具有重要意義。希望本文所分享的方法能夠對相關研究和應用提供一定的指導和幫助。摩擦學測試在納米力學領域具有重要地位,為減少能源損耗提供解決方案。北京納米力學測試供應商
納米力學測試的結果對于預測納米材料在實際應用中的表現具有重要參考價值。四川納米力學測試廠家直銷
一般力學原理包括:。能量和動量守恒原理;。哈密頓變分原理;。對稱原理。由于研究的物體小,納米力學也要考慮:。當物體尺寸和原子距離可比時,物體的離散性;。物體內自由度的多樣性和有限性。。熱脹落的重要性;。熵效應的重要性;。量子效應的重要性。這些原理可提供對納米物體新異性質深入了解。新異性質是指這種性質在類似的宏觀物體沒有或者很不相同。特別是,當物體變小,會出現各種表面效應,它由納米結構較高的表面與體積比所決定。這些效應影晌納米結構的機械能和熱學性質(熔點,熱容等)例如,由于離散性,固體內機械波要分散,在小區域內,彈性力學的解有特別的行為。自由度大引起熱脹落是納米顆粒通過潛在勢壘產生熱隧道及液體和固體交錯擴散的理由。小和熱漲落提供了納米顆粒布朗運動的基本理由。在納米范圍增加了熱漲落重要性和結構熵,使納米結構產生超彈性,熵彈性(熵力)和其它新彈性。開放納米系統的自組織和合作行為中,結構熵也令人產生很大興趣。四川納米力學測試廠家直銷