[文章導(dǎo)讀] FT-NMT03納米力學(xué)測(cè)試系統(tǒng)可以配合SEM/FIB原位精確直接地測(cè)量納米纖維的力學(xué)特性。

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，沿主軸方向有更卓越的力學(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(huà)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。

FT-NMT03納米力學(xué)測(cè)試（點(diǎn)擊了解詳情）系統(tǒng)可以配合SEM/FIB原位精確直接地測(cè)量納米纖維的力學(xué)特性。微力傳感器加載微力，納米力學(xué)測(cè)試結(jié)合高分辨位置編碼器可以對(duì)納米纖維進(jìn)行拉伸、循環(huán)、蠕變、斷裂等形變測(cè)試。

力-形變（應(yīng)力-應(yīng)變）曲線可以定量的表征納米纖維的材料特性。此外，納米力學(xué)測(cè)試結(jié)合樣品架電連接，可以定量表征電-機(jī)械性質(zhì)。

位置穩(wěn)定性

納米力學(xué)測(cè)試對(duì)于納米纖維的精確拉伸測(cè)試，納米力學(xué)測(cè)試系統(tǒng)的位移是測(cè)試不穩(wěn)定性的主要來(lái)源。圖2展示了FT-NMT03納米力學(xué)測(cè)試系統(tǒng)位移的統(tǒng)計(jì)學(xué)評(píng)價(jià)，從中可以找到每一個(gè)測(cè)試間隔內(nèi)位移導(dǎo)致的不確定性，例如100s內(nèi)為450pm，意思是65%（或95%）的概率，納米力學(xué)測(cè)試系統(tǒng)在100s的時(shí)間間隔內(nèi)的位移穩(wěn)定性小于±450pm（或±900pm）。

樣品制備

納米力學(xué)測(cè)試納米纖維的拉伸測(cè)試前需要復(fù)雜的樣品制備過(guò)程，因此FT-NMT03納米力學(xué)測(cè)試具備微納操作的功能，納米力學(xué)測(cè)試利用力傳感微鑷或者微力傳感器可以對(duì)單根納米纖維進(jìn)行五個(gè)自由度的拾取-放置操作（閉環(huán)）?？梢允褂镁劢闺x子束（FIB）沉積或電子束誘導(dǎo)沉積（EBID）對(duì)樣品進(jìn)行固定。納米力學(xué)測(cè)試這種結(jié)合了電-機(jī)械測(cè)量和納米加工的技術(shù)為大多數(shù)納米力學(xué)測(cè)試應(yīng)用提供了完美的解決方案。

SEM/FIB集成

得益于FT-NMT03納米力學(xué)測(cè)試系統(tǒng)的緊湊尺寸（71×100×35mm），該系統(tǒng)可以與市面上絕大多數(shù)的全尺寸SEM/FIB結(jié)合使用，在樣品臺(tái)上安裝和拆卸該系統(tǒng)十分簡(jiǎn)便，僅需幾分鐘。

此外，由于FT-NMT03納米力學(xué)測(cè)試的獨(dú)特設(shè)計(jì)（無(wú)基座、開(kāi)放式），納米力學(xué)測(cè)試體系統(tǒng)可以和電子背向散射衍射儀（EBSD）和掃描透射電子顯微鏡（STEM）技術(shù)兼容。

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)分析最常見(jiàn)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。

應(yīng)用舉例：金屬玻璃納米線的熱機(jī)械蠕變測(cè)試

金屬玻璃由于其獨(dú)特的力學(xué)性能，如高彈性極限和高斷裂韌性，而受到越來(lái)越多的關(guān)注。而且，其寬的過(guò)冷液態(tài)區(qū)間開(kāi)啟了超塑成形的材料加工工藝。因此定量研究金屬玻璃的熱機(jī)械行為是至關(guān)重要的。右圖顯示了針對(duì)金屬玻璃超塑性性能的研究。金屬玻璃納米線通過(guò)Pt基電子束沉積方法固定在FT-S微力傳感探針和樣品臺(tái)之間。在進(jìn)行蠕變測(cè)試時(shí)（施加固定拉伸力來(lái)測(cè)量樣品的形變量），納米力學(xué)測(cè)試采用對(duì)納米線通電加熱來(lái)控制納米線溫度。這樣可測(cè)試納米線在不同溫度下的熱機(jī)械蠕變性能。

結(jié)論：

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?。?duì)于精確絕對(duì)測(cè)量是至關(guān)重要的。

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