納米力學(Nanomechanics)是研究納米范圍物理系統的基本力學(彈性,熱和動力過程)的一個分支。納米力學為納米技術提供科學基礎。作為基礎科學,納米力學以經驗原理(基本觀察)為基礎,包括:一般力學原理和物體變小而出現的一些特別原理。納米力學(Nanomechanics)是研究納米范圍物理系統基本力學性質(彈性,熱和動力過程)的納米科學的一個分支。納米力學為納米技術提供了科學基礎。納米力學是經典力學,固態物理,統計力學,材料科學和量子化學等的交叉學科。納米力學測試設備的精度和靈敏度對于獲得準確的測試結果至關重要。廣州原位納米力學測試供應
摘要 隨著科學技術的發展進步,材料的研發和生產應用進入了微納米尺度,微納米材料憑借其出色的性能被人們普遍應用于科研和生產生活的各方各面。與此同時,人們正深入研究探索微納米尺度的材料力學性能參數測量技術方法,以滿足微納米材料的飛速發展和應用需求。微納米力學測量技術的應用背景,隨著材料的研發生產和應用進入微納米尺度,以往的通過宏觀的力學測量手段已不適用于測量微納米薄膜和器件的力學性能參數的測量。近年來,微納米壓入和劃痕等力學測量手段隨著微納米材料的發展和應用,在半導體薄膜和器件、功能薄膜、新能源材料、生物材料等領域應用愈發普遍,因此亟待建立基于微納米尺度的材料力學性能參數測量的技術體系。遼寧原位納米力學測試通過納米力學測試,可以測量納米材料的彈性模量、硬度和斷裂韌性等力學性能。
納米力學從研究的手段上可分為納觀計算力學和納米實驗力學。納米計算力學包括量子力學計算方法、分子動力學計算和跨層次計算等不同類型的數值模擬方法。納米實驗力學則有兩層含義:一是以納米層次的分辨率來測量力學場,即所謂的材料納觀實驗力學;二是對特征尺度為1-100nm之間的微細結構進行的實驗力學研究,即所謂的納米材料實驗力學。納米實驗力學研究有兩種途徑:一是對常規的硬度測試技術、云紋法等宏觀力學測試技術進行改造,使它們能適應納米力學測量的需要;另一類是創造如原子力顯微鏡、摩擦力顯微鏡等新的納米力學測量技術建立新原理、新方法。
力—距離曲線測試分為準靜態模式和動態模式,實際應用中采用較多的是準靜態模式下的力-距離曲線測試。由力—距離曲線測試可以獲得樣品表面的力學性能及黏附的信息。利用接觸力學模型對力—距離曲線進行擬合,可以獲得樣品表面的彈性模量。力—距離曲線測試與納米壓痕相比,可以施加更小的作用力(nN量級),較好地避免了對生物軟材料的損害,極大地降低了基底對薄膜力學性能測試的影響。力—距離曲線測試普遍應用于聚合物材料和生物材料的納米力學性能測試,很多研究者利用此方法獲得了細胞的模量信息。力—距離曲線陣列測試可以獲得測試區域內力學性能的分布,但是分辨率較低,且測試時間較長。另外,力—距離曲線一般只對軟材料才比較有效。圖2 是通過力—距離曲線陣列測試獲得的細胞力學性能(模量) 的分布。納米機器人研發中,力學性能測試至關重要,以確保其在復雜環境中的穩定性。
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。通過納米力學測試,可以優化材料的加工工藝,提高產品的性能和品質。廣州原位納米力學測試供應
納米力學測試可以用于研究納米材料的界面行為和相互作用,為納米材料的應用提供理論基礎。廣州原位納米力學測試供應
隨著精密、 超精密加工技術的發展,材料在納米尺度下的力學特性引起了人們的極大關注研究。而傳統的硬度測量方法只適于宏觀條件下的研究和應用,無法用于測量壓痕深度為納米級或亞微米級的硬度( 即所謂納米硬度,nano- hardness) 。近年來,測量納米硬度一般采用新興的納米壓痕技術 (nano-indentation),由于采用納米壓痕技術可以在極小的尺寸范圍內測試材料的力學性能,除了塑性性質外,還可反映材料的彈性性質,因此得到了越來越普遍的應用。廣州原位納米力學測試供應