2024-06-10 08:10:25
谱学技术微纳米材料的化学成分分析主要依赖于各种谱学技术,包括紫外-可见光谱红外光谱、x射线荧光光谱、拉曼光谱、俄歇电子能谱、x射线光电子能谱等。另有一类谱仪是基于材料受激发的发射谱,是专为研究品体缺陷附近的原子排列状态而设计的,如核磁共振仪、电子自旋共振谱仪、穆斯堡尔谱仪、正电子湮灭等等。热分析技术,纳米材料的热分析主要是指差热分析、示差扫描量热法以及热重分析。三种方法常常相互结合,并与其他方法结合用于研究微纳米材料或纳米粒子的一些特 征:(1)表面成键或非成键有机基团或其他物质的存在与否、含量多少、热失重温度等(2)表面吸附能力的强弱与粒径的关系(3)升温过程中粒径变化(4)升温过程中的相转变情况及晶化过程。随着纳米技术的不断发展,纳米力学测试技术也在不断更新换代,以适应更高精度的测试需求。纺织纳米力学测试实验室
电子/离子束云纹法和电镜扫描云纹法,利用电子/离子東抗蚀剂制作出10000线/mm的电子/离子東云纹光栅,这种光栅的应用频率范围为40~20000线/mm,栅线的较小宽度可达到几十纳米。电镜扫描条纹的倍增技术用于单晶材料纳米级变形测量。其原理是:在测量中,单晶材料的晶格结构由透射电镜(TEM)采集并记录在感光胶片上作为试件栅,以几何光栅为参考栅,较终通过透射电镜放大倍数与试件栅的频率关系对上述两栅的干涉云纹进行分析,即可获得单晶材料表面微小的应变场。STM/晶格光栅云纹法,隧道显微镜(STM)纳米云纹法是测量表面位移的新技术。测量中,把扫描隧道显微镜的探针扫描线作为参考栅,把物质原子晶格栅结构作为试件栅,然后对这两组栅线干涉形成的云纹进行纳米级变形测量。运用该方法对高定向裂解石墨的纳米级变形应变进行测试,得到随扫描范围变化的应变场。深圳化工纳米力学测试利用纳米力学测试,可以评估纳米材料的可靠性和耐久性。
随着精密、 超精密加工技术的发展,材料在纳米尺度下的力学特性引起了人们的极大关注研究。而传统的硬度测量方法只适于宏观条件下的研究和应用,无法用于测量压痕深度为纳米级或亚微米级的硬度( 即所谓纳米硬度,nano- hardness) 。近年来,测量纳米硬度一般采用新兴的纳米压痕技术 (nano-indentation),由于采用纳米压痕技术可以在极小的尺寸范围内测试材料的力学性能,除了塑性性质外,还可反映材料的弹性性质,因此得到了越来越普遍的应用。
微纳米材料力学性能测试系统是一种用于机械工程领域的科学仪器,于2008年11月18日启用。纵向载荷力和位移。载荷力分辨率:3nN(在施加1?N的条件下);较小载荷接触力:<100nN;较大载荷:10mN;位移分辨率:0.0004nm;较小位移:<0.2nm;较大位移:5μm;热漂移:<0.05nm/s(在室温条件下)。 横向载荷力和位移。载荷力的分辨率:0.5μN;较小横向力:<5μN;较大横向力:2mN;位移分辨率:3nm;较小位移:<5nm;较大位移:15μm;热漂移:<0.05nm/s(在室温条件下)。磨损面积范围:4μm x 4μm 到 60μm x 60μm;磨损速率:≤180μm/s;纵向载荷范围:100nN – 1mN。X-Y stage。发展高精度、高稳定性纳米力学测试设备,是当前科研工作的重要任务。
纳米压痕获得的材料信息也比较丰富,既可以通过静态力学性能测试获得材料的硬度、弹性模量、断裂韧性、相变(畴变) 等信息,也可以通过动态力学性能测试获得被测样品的存储模量、损耗模量或损耗因子等。另外,动态纳米压痕技术还可以实现对材料微纳米尺度存储模量和损耗模量的模量成像(modulus mapping)。图1 是美国Hysitron 公司生产的TI-900 Triboindenter 纳米压痕仪的实物图。纳米压痕作为一种较通用的微纳米力学测试方法,目前仍然有不少研究者致力于对其方法本身的改进和发展。纳米力学测试可以解决纳米材料在微纳尺度下的力学问题,为纳米器件的设计和制造提供支持。核工业纳米力学测试原理
纳米力学测试可以帮助研究人员了解纳米材料的变形和断裂机制,为纳米材料的设计和优化提供指导。纺织纳米力学测试实验室
AFAM 方法提出之后,不少研究者对方法的准确度和灵敏度方面进行了研究。Hurley 等分析了空气湿度对AFAM 定量化测量结果的影响。Rabe 等分析了探针基片对AFAM 定量化测量的影响。Hurley 等详细对比了AFAM 单点测试与纳米压痕以及声表面波谱方法的测试原理、空间分辨率、适用性及测试优缺点等。Stan 等提出一种双参考材料的方法,此方法不需要了解针尖的力学性能,可以在一定程度上提高测试的准确度。他们还提出了一种基于多峰接触的接触力学模型,在一定程度上可以提高测试的准确度。Turner 等通过严格的理论推导研究了探针不同阶弯曲振动和扭转振动模态的灵敏度问题。Muraoka提出一种在探针微悬臂末端附加集中质量的方法,以提高测试灵敏度。Rupp 等对AFAM测试过程中针尖样品之间的非线性相互作用进行了研究。纺织纳米力学测试实验室