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河南紡織納米力學(xué)測(cè)試

來源: 發(fā)布時(shí)間:2024-05-22

在黏彈性力學(xué)性能測(cè)試方面,Yuya 等發(fā)展了AFAM 黏彈性力學(xué)性能測(cè)試的理論基礎(chǔ)。隨后,Killgore 等將單點(diǎn)測(cè)試拓展到成像測(cè)試,對(duì)二元聚合物的黏彈性力學(xué)性能進(jìn)行了定量化成像,獲得了存儲(chǔ)模量和損耗模量的分布圖。Hurley 等發(fā)展了一種不需要進(jìn)行中間的校準(zhǔn)測(cè)試過程而直接測(cè)量損耗因子的方法。Tung 等采用二維流體動(dòng)力學(xué)函數(shù),考慮探針接近樣品表面時(shí)的阻尼和附加質(zhì)量效應(yīng)以及與頻率相關(guān)的流體動(dòng)力載荷,對(duì)黏彈性阻尼損耗測(cè)試進(jìn)行了修正。周錫龍等研究了探針不同階模態(tài)對(duì)黏彈性測(cè)量靈敏度的影響,提出了一種利用軟懸臂梁的高階模態(tài)進(jìn)行黏彈性力學(xué)性能測(cè)試的方法。納米力學(xué)測(cè)試可以幫助研究人員了解納米材料的力學(xué)行為,從而指導(dǎo)納米材料的設(shè)計(jì)和應(yīng)用。河南紡織納米力學(xué)測(cè)試

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目前納米壓痕在科研界和工業(yè)界都得到了普遍的應(yīng)用,但是它仍然存在一些難以克服的缺點(diǎn),比如納米壓痕實(shí)際上是對(duì)材料有損的測(cè)試,尤其是對(duì)于薄膜來說;其壓針的曲率半徑一般在50 nm 以上,由于分辨率的限制,不能對(duì)更小尺度的納米結(jié)構(gòu)進(jìn)行測(cè)試;納米壓痕的掃描功能不強(qiáng),掃描速度相對(duì)較慢,無法捕捉材料在外場(chǎng)作用下動(dòng)態(tài)性能的變化。基于AFM 的納米力學(xué)測(cè)試方法是另一類被普遍應(yīng)用的測(cè)試方法。1986 年,Binnig 等發(fā)明了頭一臺(tái)原子力顯微鏡(AFM)。AFM 克服了之前掃描隧道顯微鏡(STM) 只能對(duì)導(dǎo)電樣品或半導(dǎo)體樣品進(jìn)行成像的限制,可以實(shí)現(xiàn)對(duì)絕緣體材料表面原子尺度的成像,具有更普遍的應(yīng)用范圍。AFM 利用探針作為傳感器對(duì)樣品表面進(jìn)行測(cè)試,不只可以獲得樣品表面的形貌信息,還可以實(shí)現(xiàn)對(duì)材料微區(qū)物理、化學(xué)、力學(xué)等性質(zhì)的定量化測(cè)試。目前,AFM 普遍應(yīng)用于物理學(xué)、化學(xué)、材料學(xué)、生物醫(yī)學(xué)、微電子等眾多領(lǐng)域。重慶涂層納米力學(xué)測(cè)試參考價(jià)納米力學(xué)測(cè)試的發(fā)展促進(jìn)了納米材料及其應(yīng)用領(lǐng)域的快速發(fā)展和創(chuàng)新。

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對(duì)納米元器件的電測(cè)量——電壓、電阻和電流——都帶來了一些特有的困難,而且本身容易產(chǎn)生誤差。研發(fā)涉及量子水平上的材料與元器件,這也給人們的電學(xué)測(cè)量工作帶來了種種限制。在任何測(cè)量中,靈敏度的理論極限是由電路中的電阻所產(chǎn)生的噪聲來決定的。電壓噪聲[1]與電阻的方根、帶寬和一定溫度成正比。高的源電阻限制了電壓測(cè)量的理論靈敏度[2]。雖然完全可能在源電阻抗為1W的情況下對(duì)1mV的信號(hào)進(jìn)行測(cè)量,但在一個(gè)太歐姆的信號(hào)源上測(cè)量同樣的1mV的信號(hào)是現(xiàn)實(shí)的。

納米纖維已經(jīng)展現(xiàn)出各種有趣的特性,除了高比表面積-體積比,納米纖維相比于塊狀材料,沿主軸方向有更突出的力學(xué)特性。因此納米纖維在復(fù)合材料、纖維、支架(組織工程學(xué))、藥物輸送、創(chuàng)傷敷料或紡織業(yè)等領(lǐng)域是一種非常有應(yīng)用前景的材料。納米纖維機(jī)械性能(剛度、彈性變形范圍、極限強(qiáng)度、韌性)的定量表征對(duì)理解其在目標(biāo)應(yīng)用中的性能非常重要,而測(cè)量這些參數(shù)需要高度專業(yè)畫的儀器,必須具備以下功能:以亞納米的分辨率測(cè)量非常小的變形;在測(cè)量的時(shí)間量程(例如100 s)內(nèi)在納米級(jí)的位移下保持高度穩(wěn)定的測(cè)量系統(tǒng);以亞納米分辨率測(cè)量微小力;處理(撿取-放置)納米纖維并將其放置在機(jī)械測(cè)試儀器上。納米力學(xué)測(cè)試可以幫助研究人員了解納米材料的變形和斷裂機(jī)制,為納米材料的設(shè)計(jì)和優(yōu)化提供指導(dǎo)。

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電子/離子束云紋法和電鏡掃描云紋法,利用電子/離子?xùn)|抗蝕劑制作出10000線/mm的電子/離子?xùn)|云紋光柵,這種光柵的應(yīng)用頻率范圍為40~20000線/mm,柵線的較小寬度可達(dá)到幾十納米。電鏡掃描條紋的倍增技術(shù)用于單晶材料納米級(jí)變形測(cè)量。其原理是:在測(cè)量中,單晶材料的晶格結(jié)構(gòu)由透射電鏡(TEM)采集并記錄在感光膠片上作為試件柵,以幾何光柵為參考柵,較終通過透射電鏡放大倍數(shù)與試件柵的頻率關(guān)系對(duì)上述兩柵的干涉云紋進(jìn)行分析,即可獲得單晶材料表面微小的應(yīng)變場(chǎng)。STM/晶格光柵云紋法,隧道顯微鏡(STM)納米云紋法是測(cè)量表面位移的新技術(shù)。測(cè)量中,把掃描隧道顯微鏡的探針掃描線作為參考柵,把物質(zhì)原子晶格柵結(jié)構(gòu)作為試件柵,然后對(duì)這兩組柵線干涉形成的云紋進(jìn)行納米級(jí)變形測(cè)量。運(yùn)用該方法對(duì)高定向裂解石墨的納米級(jí)變形應(yīng)變進(jìn)行測(cè)試,得到隨掃描范圍變化的應(yīng)變場(chǎng)。通過納米力學(xué)測(cè)試,可評(píng)估納米材料在極端環(huán)境下的可靠性。廣東空心納米力學(xué)測(cè)試方法

納米力學(xué)測(cè)試的前沿研究方向包括多功能材料力學(xué)、納米結(jié)構(gòu)動(dòng)力學(xué)等領(lǐng)域。河南紡織納米力學(xué)測(cè)試

應(yīng)用舉例:納米纖維拉伸測(cè)試,納米力學(xué)測(cè)試單軸拉伸測(cè)試是納米纖維定量力學(xué)分析較常見的方法。用Pt-EBID將納米纖維兩端分別固定在FT-S微力傳感探針和樣品架上,拉伸直至斷裂。從應(yīng)力-應(yīng)變曲線計(jì)算得到混合納米纖維的平均屈服/極限拉伸強(qiáng)度為375MPa/706Mpa,金納米纖維的平均屈服/極限拉伸強(qiáng)度為451MPa/741Mpa。對(duì)單根納米纖維進(jìn)行各種機(jī)械性能的定量測(cè)試需要通用性極高的儀器。這類設(shè)備必須能進(jìn)行納米機(jī)器人制樣和力學(xué)測(cè)試。并且由于納米纖維軸向形變(延長(zhǎng))小,高位移分辨率和優(yōu)異的位置穩(wěn)定性(位置漂移小)對(duì)于精確一定測(cè)量是至關(guān)重要的。河南紡織納米力學(xué)測(cè)試

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