AFAM 方法提出之后,不少研究者對(duì)方法的準(zhǔn)確度和靈敏度方面進(jìn)行了研究。Hurley 等分析了空氣濕度對(duì)AFAM 定量化測(cè)量結(jié)果的影響。Rabe 等分析了探針基片對(duì)AFAM 定量化測(cè)量的影響。Hurley 等詳細(xì)對(duì)比了AFAM 單點(diǎn)測(cè)試與納米壓痕以及聲表面波譜方法的測(cè)試原理、空間分辨率、適用性及測(cè)試優(yōu)缺點(diǎn)等。Stan 等提出一種雙參考材料的方法,此方法不需要了解針尖的力學(xué)性能,可以在一定程度上提高測(cè)試的準(zhǔn)確度。他們還提出了一種基于多峰接觸的接觸力學(xué)模型,在一定程度上可以提高測(cè)試的準(zhǔn)確度。Turner 等通過嚴(yán)格的理論推導(dǎo)研究了探針不同階彎曲振動(dòng)和扭轉(zhuǎn)振動(dòng)模態(tài)的靈敏度問題。Muraoka提出一種在探針微懸臂末端附加集中質(zhì)量的方法,以提高測(cè)試靈敏度。Rupp 等對(duì)AFAM測(cè)試過程中針尖樣品之間的非線性相互作用進(jìn)行了研究。借助納米力學(xué)測(cè)試,可以評(píng)估材料在微觀尺度下的耐磨性和耐蝕性。涂層納米力學(xué)測(cè)試廠家供應(yīng)
納米力學(xué)測(cè)試儀,納米力學(xué)測(cè)試儀是用于測(cè)量納米尺度下材料力學(xué)性質(zhì)的專屬設(shè)備。納米力學(xué)測(cè)試儀可以進(jìn)行納米級(jí)別的壓痕測(cè)試、拉伸測(cè)試和扭曲測(cè)試等。它通常配備有納米壓痕儀、納米拉曼光譜儀等附件,可以實(shí)現(xiàn)多種力學(xué)性質(zhì)的測(cè)試。納米力學(xué)測(cè)試儀的使用需要在納米級(jí)別下進(jìn)行精細(xì)調(diào)節(jié),并確保測(cè)試精度和重復(fù)性。它普遍應(yīng)用于納米材料的強(qiáng)度研究、納米薄膜的力學(xué)性質(zhì)測(cè)試及納米器件的力學(xué)性能等方面。綜上所述,納米尺度下材料力學(xué)性質(zhì)的測(cè)試方法多種多樣,每種方法都有其獨(dú)特的優(yōu)勢(shì)和適用范圍。湖北核工業(yè)納米力學(xué)測(cè)試實(shí)驗(yàn)室碳納米管、石墨烯等納米材料,因獨(dú)特力學(xué)性能,備受關(guān)注。
目前納米壓痕在科研界和工業(yè)界都得到了普遍的應(yīng)用,但是它仍然存在一些難以克服的缺點(diǎn),比如納米壓痕實(shí)際上是對(duì)材料有損的測(cè)試,尤其是對(duì)于薄膜來說;其壓針的曲率半徑一般在50 nm 以上,由于分辨率的限制,不能對(duì)更小尺度的納米結(jié)構(gòu)進(jìn)行測(cè)試;納米壓痕的掃描功能不強(qiáng),掃描速度相對(duì)較慢,無法捕捉材料在外場(chǎng)作用下動(dòng)態(tài)性能的變化。基于AFM 的納米力學(xué)測(cè)試方法是另一類被普遍應(yīng)用的測(cè)試方法。1986 年,Binnig 等發(fā)明了頭一臺(tái)原子力顯微鏡(AFM)。AFM 克服了之前掃描隧道顯微鏡(STM) 只能對(duì)導(dǎo)電樣品或半導(dǎo)體樣品進(jìn)行成像的限制,可以實(shí)現(xiàn)對(duì)絕緣體材料表面原子尺度的成像,具有更普遍的應(yīng)用范圍。AFM 利用探針作為傳感器對(duì)樣品表面進(jìn)行測(cè)試,不只可以獲得樣品表面的形貌信息,還可以實(shí)現(xiàn)對(duì)材料微區(qū)物理、化學(xué)、力學(xué)等性質(zhì)的定量化測(cè)試。目前,AFM 普遍應(yīng)用于物理學(xué)、化學(xué)、材料學(xué)、生物醫(yī)學(xué)、微電子等眾多領(lǐng)域。
研究液相環(huán)境下的流體載荷對(duì)探針振動(dòng)產(chǎn)生的影響可以將AFAM 定量化測(cè)試應(yīng)用范圍擴(kuò)展至液相環(huán)境。液相環(huán)境下增加的流體質(zhì)量載荷和流體阻尼使探針振動(dòng)的共振頻率和品質(zhì)因子都較大程度上減小。Parlak 等采用簡(jiǎn)單的解析模型考慮流體質(zhì)量載荷和流體阻尼效應(yīng),可以在液相環(huán)境下從探針的接觸共振頻率導(dǎo)出針尖樣品的接觸剛度值。Tung 等通過嚴(yán)格的理論推導(dǎo),提出通過重構(gòu)流體動(dòng)力學(xué)函數(shù)的方法,將流體慣性載荷效應(yīng)進(jìn)行分離。此方法不需要預(yù)先知道探針的幾何尺寸及材料特性,也不需要了解周圍流體的力學(xué)性能。納米力學(xué)測(cè)試的結(jié)果可以為新材料的設(shè)計(jì)和應(yīng)用提供重要參考。
目前微納米力學(xué)性能測(cè)試方法的發(fā)展趨勢(shì)主要向快速定量化以及動(dòng)態(tài)模式發(fā)展,測(cè)試對(duì)象也越來越多地涉及軟物質(zhì)、生物材料等之前較難測(cè)試的樣品。另外,納米力學(xué)測(cè)試方法的標(biāo)準(zhǔn)化也在逐步推進(jìn)。建立標(biāo)準(zhǔn)化的納米力學(xué)測(cè)試方法標(biāo)志著相關(guān)測(cè)試方法的逐漸成熟,對(duì)納米科學(xué)和技術(shù)的發(fā)展也具有重要的推動(dòng)作用。絕大多數(shù)的納米力學(xué)測(cè)試都需要復(fù)雜的樣品制備過程。為了使樣品制備簡(jiǎn)單化和人性化,FT-NMT03采用能夠感知力的微鑷子和不同形狀的微力傳感探針針尖來實(shí)現(xiàn)對(duì)微納結(jié)構(gòu)的精確提取、轉(zhuǎn)移直至將其固定在測(cè)試平臺(tái)上。總而言之,集中納米操作以及力學(xué)-電學(xué)性能同步測(cè)試功能于一體的FT-NMT03能夠滿足幾乎所有的納米力學(xué)測(cè)試需求。納米力學(xué)測(cè)試在航空航天領(lǐng)域,為超輕、強(qiáng)度高材料研發(fā)提供支持。湖北核工業(yè)納米力學(xué)測(cè)試實(shí)驗(yàn)室
納米力學(xué)測(cè)試技術(shù)的發(fā)展離不開多學(xué)科交叉融合和創(chuàng)新研究團(tuán)隊(duì)的共同努力。涂層納米力學(xué)測(cè)試廠家供應(yīng)
國(guó)內(nèi)的江西省科學(xué)院、清華大學(xué)、南昌大學(xué)等采用掃描探針顯微鏡系列,如掃描隧道顯微鏡、原子力顯微鏡等,對(duì)高精度納米和亞納米量級(jí)的光學(xué)超光滑表面的粗糙度和微輪廓進(jìn)行測(cè)量研究。天津大學(xué)劉安偉等在量子隧道效應(yīng)的基礎(chǔ)上,建立了適用于平坦表面的掃描隧道顯微鏡微輪廓測(cè)量的數(shù)學(xué)模型,仿真結(jié)果較好地反映了掃描隧道顯微鏡對(duì)樣品表面輪廓的測(cè)量過程。清華大學(xué)李達(dá)成等研制成功在線測(cè)量超光滑表面粗糙度的激光外差干涉儀,該儀器以穩(wěn)頻半導(dǎo)體激光器作為光源,共光路設(shè)計(jì)提高了抗外界環(huán)境干擾的能力,其縱向和橫向分辨率分別為0.39nm和0.73μm。李巖等提出了一種基于頻率分裂激光器光強(qiáng)差法的納米測(cè)量原理。涂層納米力學(xué)測(cè)試廠家供應(yīng)