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納米壓痕和納米劃痕的區別及優勢

來源：中科科輔時間：2022-10-26 17:23:29 瀏覽：9503次

硬度是衡量材料軟硬程度的一種性能指標，其常用的試驗方法有壓入法和刻劃法兩類。硬度值不是一個單純的物理量,它表征著材料的彈性、塑性、變形強化、強度和韌性等一系列不同物理量組合的一種綜合性能指標，因此在各個領域得到了非常廣泛的應用。近十幾年來，隨著小尺度下材料學研究的不斷深入及現代微電子材料科學的發展，試樣規格越來越小型化，傳統的壓痕測量方法逐漸暴露出它的局限性。新興納米壓痕技術的產生很好解決了傳統測量的缺陷。納米壓痕技術也稱深度敏感壓痕技術，它通過計算機程序控制載荷發生連續變化，實時測量壓痕深度，由于施加的是超低載荷，監測傳感器具有優于1nm的位移分辨率，所以，可以達到小到納米級（0.1~100nm）的壓深，它特別適用于測量薄膜、涂層等超薄層材料力學性能，可以在納米尺度上測量材料的力學性質，如載荷-位移曲線、彈性模量、硬度、斷裂韌性、應變硬化效應、粘彈性或蠕變行為等。納米劃痕是測試微小尺度下力學性能的另外一種常用的方法，它是在小曲率的硬質劃針上施加一定的法向力，并使探針沿樣品表面刻劃，通過表面的劃痕可以測試薄膜和基底的臨界附著力、硬度、摩擦力、摩擦系數、表面抗劃傷性等。

☆ 快速測量彈性模量

彈性模量是工程材料重要的性能參數，從宏觀角度來說，彈性模量是衡量物體抵抗彈性變形能力大小的尺度，從微觀角度來說，則是原子、離子或分子之間鍵合強度的反映。

☆ 金屬、高分析材料蠕變性能

蠕變是指材料在某溫度、恒定應力作用下所發生的緩慢而連續的塑性流變現象。該性能對材料在高溫下的使用至關重要，而且蠕變性能的好壞也往往是影響失效行為的重要因素。采用納米壓痕可以很方便的進行蠕變測試，僅需要很小體積的樣品，試樣制備簡單，特別適用于薄膜、難以加工的陶瓷等高硬度或脆性材料以及高分子材料。

☆ 生物組織、牙齒等生物力學測試

力學性能的準確測量已經成為生命科學領域中一個重要的研究內容。在一些情況下，準確獲得軟生物組織表面的力學性能，將有助于發現誘發疾病的力學效應。

☆ 涂層結合力、摩擦系數測量

納米劃痕法是一種“定量”測量涂層膜基結合強度和失效形式的標準試驗方法，用一個加有金剛石圓球狀的針頭在涂層表面連續劃行，同時在針頭上逐漸增加載荷，當涂層被完全劃穿或者涂層出現明顯剝落那一刻所加載的載荷力就是涂層的結合力。與此同時，納米劃痕還可以記錄摩擦力和摩擦系數，非常適用于表征薄膜、高硬度及脆性等樣品。

☆ 小尺度硬度測試