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时间:2024年07月30日 来源:

除了采用弯曲振动模式进行测量外,Reinstadtler 等给出了探针扭转振动模式测量侧向接触刚度的理论基础。通过同时测量探针微悬臂的弯曲振动和扭转振动,Hurley 和Turner提出了一种同时测量各向同性材料杨氏模量、剪切模量和泊松比的方法。Killgore 等提出了利用软探针的高阶模态进行AFAM 定量化测试的方法,可以使探针施加在样品上的力减小到10 nN,极大地扩展了这一方法的应用范围。Killgore 和Hurley提出了一种新的脉冲接触共振的方法,将接触共振与脉冲力模式相结合,不只能测量探针的接触共振频率和品质因子,还可以测量针尖样品之间黏附力的大小。纳米力学测试设备的精度和灵敏度对于获得准确的测试结果至关重要。广东微电子纳米力学测试服务

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纳米压痕技术通过测量压针的压入深度,根据特定形状压针压入深度与接触面积的关系推算出压针与被测样品之间的接触面积。因此,纳米压痕也被称为深度识别压痕(depth-sensing indentation,DSI) 技术。纳米压痕技术的应用范围非常普遍,可以用于金属、陶瓷、聚合物、生物材料、薄膜等绝大多数样品的测试。纳米压痕相关仪器的操作和使用也非常方便,加载过程既可以通过载荷控制,也可以通过位移控制,并且只需测量压针压入样品过程中的载荷位移曲线,结合恰当的力学模型就可以获得样品的力学信息。广西金属纳米力学测试哪家好在进行纳米力学测试时,需要特别注意样品的制备和处理过程,以避免引入误差。

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量子效应决定物理系统内个别原子间的相互作用力。在纳米力学中用一些原子间势能的平均数学模型引入量子效应。在经典多体动力学内加入原子间势能提供了纳米结构和原子尺寸决定性的力学模型。数据方法求解这些模型称为分子动力学(MD),有时称为分子力学。非决定性数字近似包括蒙特卡罗,动力蒙卡罗和其它方法。现代的数字工具也包括交叉通用近似,允许同时和连续利用原子尺寸的模型。发展这些复杂的模型是另一应用力学的研究课题。

经过三十年的发展,目前科学家在AFM 基础上实现了多种测量和表征材料不同性能的应用模式。利用原子力显微镜,人们实现了对化学反应前后化学键变化的成像,研究了化学键的角对称性质以及分子的侧向刚度。Ternes 等测量了在材料表面移动单个原子所需要施加的作用力。各种不同的应用模式可以获得被测样品表面纳米尺度力、热、声、电、磁等各个方面的性能。基于AFM 的定量化纳米力学测试方法主要有力—距离曲线测试、扫描探针声学显微术和基于轻敲模式的动态多频技术。纳米力学测试能够揭示材料表面的微观结构与性能之间的关系。

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纳米科学与技术是近二十年来发展起来的一门前沿和交叉学科,纳米力学作为其中的一个分支,对其他分支学科如纳米材料学、物理学、生物医学等都有着重要的支撑作用。下面简要介绍一下目前应用较普遍的两类微纳米力学测试方法:纳米压痕方法和基于原子力显微镜的纳米力学测试方法。纳米压痕是20 世纪90 年代初期快速发展起来的一种微纳米力学测试方法,是研究微纳米尺度材料力学性能的重要方法之一,在科研和工业领域都有着普遍的应用。纳米压痕的压入深度在一般在纳米量级,远小于传统压痕的微米或毫米量级。限于光学显微镜的分辨率,无法直接对纳米压痕的尺寸进行精确测量。利用大数据和人工智能技术,优化纳米力学测试结果分析,提升研究效率。广东微电子纳米力学测试服务

纳米机器人研发中,力学性能测试至关重要,以确保其在复杂环境中的稳定性。广东微电子纳米力学测试服务

在黏弹性力学性能测试方面,Yuya 等发展了AFAM 黏弹性力学性能测试的理论基础。随后,Killgore 等将单点测试拓展到成像测试,对二元聚合物的黏弹性力学性能进行了定量化成像,获得了存储模量和损耗模量的分布图。Hurley 等发展了一种不需要进行中间的校准测试过程而直接测量损耗因子的方法。Tung 等采用二维流体动力学函数,考虑探针接近样品表面时的阻尼和附加质量效应以及与频率相关的流体动力载荷,对黏弹性阻尼损耗测试进行了修正。周锡龙等研究了探针不同阶模态对黏弹性测量灵敏度的影响,提出了一种利用软悬臂梁的高阶模态进行黏弹性力学性能测试的方法。广东微电子纳米力学测试服务

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