第十五届全国摩擦学大会暨全国青年摩擦学学术会议

1278 / 2023-03-19 22:17:18

使用内桨式微悬臂梁固定频率快速定量测量弹性模量

纳米尺度力学特性测量方法对于纳米材料、纳米力学、纳米摩擦学等诸多学科领域均十分关键。作为重要的纳米表征工具，原子力显微镜不仅因其高分辨形貌成像能力而得到广泛应用，亦因其定量纳米力学表征能力而受到关注。其中，通过对针尖、样品间接触作用高频调制下微悬臂梁共振响应的分析，接触共振原子力显微镜能够实现对宽模量范围样品粘弹特性的无损、定量表征，亦被用于样品亚表面纳米结构的成像。然而，该成像方法依赖接触共振频谱测量以实现样品弹性模量与损耗因子的定量测量，而传统频谱扫描方法耗时严重。这使接触共振原子力显微镜一般多用于单点定量频谱测量、单频定性扫描成像，无法满足快速、定量的纳米力学成像。为此，我们设计出一种含次级内桨式结构的微悬臂梁探针，该内桨梁具有不随针尖、样品间接触刚度变化的共振频率，而其响应振幅与样品刚度相关联，从而使我们能够在单频扫描成像下，仅通过分析该内桨梁振幅实现对样品弹性模量的快速、定量表征。