纳米压痕试验举例,试验材料取单晶铝,试验在美国 MTS 公司生产的 Nano Indenter XP 型纳米硬度仪以及美国 Digital Instruments 公司生产的原子力显微镜 (AFM) 上进行。首先将试样放到纳米硬度仪上进行压痕试验,根据设置的较大载荷或者压痕深度的不同,试验时间从数十分钟到若干小时不等,中间过程不需人工干预。试验结束后,纳米压痕仪自动计算出试样的纳米硬度值和相关重要性能指标。本试验中对单晶铝(110) 面进行检测,设置压痕深度为1.5 μ m,共测量三点,较终结果取三点的平均值。纳米力学测试是一种用于研究纳米尺度材料力学性质的实验方法。江西微纳米力学测试仪
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。重庆工业纳米力学测试应用在进行纳米力学测试时,需要选择合适的测试方法和参数,以确保测试结果的准确性和可靠性。
随着纳米技术的迅速发展,对薄膜、纳米材料的力学性质的测量成为了一个重要的课题,然而由于尺寸的限制,传统的拉伸试验等力学测试方法很难在纳米尺度下得到准确的结果。而原位纳米力学测量技术的出现,为解决纳米尺度下材料力学性质的测试问题提供了新的思路和手段。原位纳米压痕技术,原位纳米压痕技术是一种应用比较普遍的力学测试方法,其基本原理是用尖头压在待测材料表面,通过测量压头的形变等参数来推算出待测材料的力学性质。由于其具有样品尺寸、压头设计等方面的优点,原位纳米压痕技术已经被普遍应用于纳米材料力学测试领域。
借助电子显微镜(EM)的原位纳米力学测试法,利用扫描电子显微镜或透射电子显微镜(TEM)的高分辨率成像,在EM 真空腔内进行原位纳米力学测试,根据纳米试样在EM真空腔中加载方式不同分为谐振法和拉伸法。原位测试法的较大优点是能够在 SEM 中实时观测试样的失效引发过程,甚至能够用 TEM 对缺陷成核和扩展情况进行原子级分辨率的实时观测;缺点是需在 EM 真空腔内对纳米试样施加载荷,限制了其加载环境,并且加载力的检测还需其他装置才能完成。纳米力学测试可以解决纳米材料在制备和应用过程中的力学问题,提高纳米材料的性能和稳定性。
常把纳米力学当纳米技术的一个分支,即集中在工程纳米结构和纳米系统力学性质的应用面。纳米系统的例子,包括纳米颗粒,纳米粉,纳米线,纳米棍,纳米带,纳米管,包括碳纳米管和硼氮纳米管,单壳,纳米膜,纳米包附,纳米复合物/纳米结构材料(有纳米颗粒分散在内的液体),纳米摩托等。纳米力学一些已确立的领域是:纳米材料,纳米摩檫学(纳米范畴的摩檫,摩损和接触力学),纳米机电系统,和纳米应用流体学(Nanofluidics)。作为基础科学,纳米力学是以经验原理(基本观察)为基础。包括:1.一般力学原理;2.由于研究或探索的物体变小而出现的一些特别原理。纳米力学测试在生物医学领域的应用,有助于揭示生物分子和细胞结构的力学特性。深圳国产纳米力学测试服务
解决方案之一:采用新型纳米材料,提高力学性能,拓宽应用范围。江西微纳米力学测试仪
较大压痕深度1.5 μ m时的试验结果,其中纳米硬度平均值为0.46GPa,而用传统硬度计算方法得到的硬度平均值为0.580GPa,这说明传统硬度计算方法在微纳米硬度测量时误差较大,其原因就是在微纳米硬度测量时,材料变形的弹性恢复造成残余压痕面积较小,传统方法使得计算结果产生了偏差,不能正确反映材料的硬度值。图片通过对不同载荷下的纳米硬度测量值进行比较发现,单晶铝的纳米硬度值并不是恒定的, 而是在一定范围内随着载荷(压头位移)的降低而逐渐增大,也就是存在压痕尺寸效应现象。图3反映了纳米硬度随压痕深度的变化。较大压痕深度1μm时单晶铝弹性模量与压痕深度的关系。此外,纳米硬度仪还可以输出接触刚、实时载荷等随压头位移的变化曲线,试验者可以从中获得丰富的信息。江西微纳米力学测试仪