湖南表面微纳米力学测试定制
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。纳米力学测试还可以揭示纳米材料的表面特性和表面反应动力学。湖南表面微纳米力学测试定制
纳米云纹法,云纹法是在20世纪60年代兴起的物体表面全场变形的测量技术。从上世纪80年代以来,高频率光栅制作技术已经日趋成熟。目前高精度云纹干涉法通常使用的高密度光栅频率已达到600~2400线mm,其测量位移灵敏度比传统的云纹法高出几十倍甚至上百倍。近年来云纹法的研究热点已进入微纳尺度的变形测量,并出现与各种高分辨率电镜技术、扫描探针显微技术相结合的趋势。显微几何云纹法,在光学显微镜下通过调整放大倍数将栅线放大到频率小于40线/mm,然后利用分辨率高的感光胶片分别记录变形前后的栅线,两种栅线干涉后即可获得材料表面纳米级变形的云纹。湖南表面微纳米力学测试定制利用纳米力学测试,研究人员可揭示材料内部缺陷、应力分布等关键信息。
采用磁力显微镜观察Sm2Co17基永磁材料表面的波纹磁畴和条状磁畴结构;使用摩擦力显微镜对计算机磁盘表面的摩擦特性进行试:利用静电力显微镜测量技术,依靠轻敲模式(Tapping mode)和抬举模式(Lift mode),用相位成像测量有机高分子膜-壳聚糖膜(CHI)的表面电荷密度空间分布等等除此之外,近年来,SPM还用于测量化学键、纳米碳管的强度,以及纳米碳管操纵力方面的测量。利用透射电子显微镜和原子力显微镜原位加载,观测单一纳米粒子链的力学属性和纳观断裂,采用扫描电镜、原子力显微镜对纳米碳管的拉伸过程及拉伸强度进行测等:基于原子力显微镜提出一种纳米级操纵力的同步测量方法,进而应用该方法,成功测量出操纵、切割碳纳米管的侧向力信息等。这些SFM技术为研究纳米粒子/分子、基体与操纵工具之间的相互作用提供较直接的原始力学信息和实验结果。
纳米压痕技术,纳米压痕技术是一种直接测量材料硬度和弹性模量的方法。该方法通过在纳米尺度下施加一个小的压痕负荷,通过测量压痕的深度和形状来推算材料的力学性质。纳米压痕技术一般使用压痕仪进行测试。在进行纳米压痕测试时,样品通常需要进行前处理,例如制备平整的表面或进行退火处理。测试过程中,将顶端负载在材料表面上,并控制负载的大小和施加时间。然后,通过测量压痕的深度和直径来计算材料的硬度和弹性模量。纳米压痕技术普遍应用于纳米硬度测试、薄膜力学性质研究等领域。纳米力学测试可以揭示纳米材料在受力过程中的微观结构变化和能量耗散机制。
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。纳米力学测试在生物医学领域,助力研究细胞力学行为,揭示疾病发生机制。湖南表面微纳米力学测试定制
借助纳米力学测试,可以评估材料在微观尺度下的耐磨性和耐蚀性。湖南表面微纳米力学测试定制
有限元数值分析方面,Hurley 等分别基于解析模型和有限元模型两种数据分析方法测量了铌薄膜的压入模量,并进行了对比。Espinoza-Beltran 等考虑探针微悬臂的倾角、针尖高度、梯形横截面、材料各向异性等的影响,给出了一种将实验测试和有限元优化分析相结合,确定针尖样品面外和面内接触刚度的方法。有限元分析方法综合考虑了实际情况中的多种影响因素,精度相对较高。Kopycinska-Muller 等研究了AFAM 测试过程中针尖样品微纳米尺度下的接触力学行为。Killgore 等提出了一种通过检测探针接触共振频率变化对针尖磨损进行连续测量的方法。湖南表面微纳米力学测试定制
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