2024-12-07 09:09:51
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(zhì)因子、振幅、相位等響應信息的測量,實現(xiàn)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(tǒng)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(yōu)勢,通常認為其測試過程是無損的。此外,AFAM 在成像質(zhì)量和速度方面均明顯優(yōu)于納米壓痕。目前,AFAM 已經(jīng)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(tǒng)等各種先進材料領域。納米力學測試能夠揭示材料表面的微觀結構與性能之間的關系。湖南微納米力學測試廠商
隨著精密、 超精密加工技術的發(fā)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(tǒng)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(nèi)測試材料的力學性能,除了塑性性質(zhì)外,還可反映材料的彈性性質(zhì),因此得到了越來越普遍的應用。河北納米力學測試參考價納米力學測試通常在真空或者液體環(huán)境下進行,以保證測試的準確性。
英國:**物理研究所對各種納米測量儀器與被測對象之間的幾何與物理間的相互作用進行了詳盡的研究,繪制了各種納米測量儀器測量范圍的理論框架,其研制的微形貌納米測量儀器測量范圍是0.01n m~3n m和0.3n m~100n m。Warwick大學的Chetwynd博士利用X光干涉儀對長度標準用的波長進行細分研究,他利用薄硅片分解和重組X光光束來分析干涉圖形,從干涉儀中提取的干涉條紋與硅晶格有相等的間距,該間距接近0.2nm,他依此作為校正精密位移傳感器的一種亞納米尺度。Queensgate儀器公司設計了一套納米定位裝置,它通過壓電驅動元件和電容位置傳感器相結合的控制裝置達到納米級的分辨率和定位精度。
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(nèi)率先單獨開發(fā)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(yè)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(xiàn)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(tǒng)研究。較近幾年,AFAM 引起了越來越多國內(nèi)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。解決方案之一:采用新型納米材料,提高力學性能,拓寬應用范圍。
較大壓痕深度1.5 μ m時的試驗結果,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造成殘余壓痕面積較小,傳統(tǒng)方法使得計算結果產(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。納米力學測試對于理解納米材料在極端條件下的力學行為具有重要意義,如高溫、高壓等。湖南微納米力學測試廠商
納米力學測試的發(fā)展促進了納米材料及其應用領域的快速發(fā)展和創(chuàng)新。湖南微納米力學測試廠商
納米壓痕儀簡介,近年來,國內(nèi)外研究人員以納米壓痕技術為基礎,開發(fā)出多種納米壓痕儀,并實現(xiàn)了商品化,為材料的納米力學性能檢測提供了高效、便捷的手段。圖片納米壓痕儀主要用于微納米尺度薄膜材料的硬度與楊氏模量測試,測試結果通過力與壓入深度的曲線計算得出,無需通過顯微鏡觀察壓痕面積。納米壓痕儀的基本組成可以分為控制系統(tǒng)、 移動線圈系統(tǒng)、加載系統(tǒng)及壓頭等幾個部分。壓頭一般使用金剛石壓頭,分為三角錐或四棱錐等類型。試驗時,首先輸入初始參數(shù),之后的檢測過程則完全由微機自動控制,通過改變移動線圈系統(tǒng)中的電流,可以操縱加載系統(tǒng)和壓頭的動作,壓頭壓入載荷的測量和控制通過應變儀來完成,同時應變儀還將信號反饋到移動線圈系統(tǒng)以實現(xiàn)閉環(huán)控制,從而按照輸入?yún)?shù)的設置完成試驗。湖南微納米力學測試廠商