納米硬度計(jì)主要由移動(dòng)線圈、加載單元、金剛石壓頭和控制單元4部分組成。壓頭及其所在軸的運(yùn)動(dòng)由移動(dòng)線圈控制，改變線圈電流的大小即可實(shí)現(xiàn)壓頭的軸向位移，帶動(dòng)壓頭垂直壓向試件表面，在試件表面產(chǎn)生壓力。移動(dòng)線圈設(shè)計(jì)的關(guān)鍵在于既要滿足較大量程的需要，還必須有很高的分辨率，以實(shí)現(xiàn)納米級(jí)的位移和精確測(cè)量。壓頭載荷的測(cè)量和控制是通過(guò)應(yīng)變儀來(lái)實(shí)現(xiàn)的。應(yīng)變儀發(fā)出的信號(hào)再反饋到移動(dòng)線圈上．如此可進(jìn)行閉環(huán)控制，以實(shí)現(xiàn)限定載荷和壓深痕實(shí)驗(yàn)。整個(gè)壓入過(guò)程完全由微機(jī)自動(dòng)控制進(jìn)行。可在線測(cè)量位移與相應(yīng)的載荷，并建立兩者之間的關(guān)系壓頭大多為金剛石壓頭，常用的壓頭有Berkovich壓頭、Cube Corner壓頭和Conical壓頭。在納米尺度上，材料的力學(xué)性質(zhì)往往與其宏觀尺度下的性質(zhì)有明顯不同，因此納米力學(xué)測(cè)試具有重要意義。福建納米力學(xué)電鍍測(cè)試

微納米材料力學(xué)性能測(cè)試系統(tǒng)可移動(dòng)范圍：250mm x 150mm；步長(zhǎng)分辨率：50nm；Encoder 分辨率：500nm；較大移動(dòng)速率：30mm/S；Z stage?？梢苿?dòng)范圍：50mm；步長(zhǎng)分辨率：3nm；較大移動(dòng)速率：1.9mm/S。原位成像掃描范圍。XY 方向：60μm x 60μm；Z 方向：4μm；成像分辨率：256 x 256 像素點(diǎn)；掃描速率：3Hz；壓頭原位的位置控制精度：＜+/-10nm；較大樣品尺寸：150mm- 200mm。納米壓痕試驗(yàn)：測(cè)試硬度及彈性模量（包括隨著連續(xù)壓入深度的變化獲得硬度和彈性模量的分布）以及斷裂韌性、蠕變、應(yīng)力釋放等。 納米劃痕試驗(yàn)：獲得摩擦系數(shù)、臨界載荷、膜基結(jié)合性質(zhì)。納米摩擦磨損試驗(yàn) ：評(píng)價(jià)抗磨損能力。在壓痕、劃痕、磨損前后的SPM原位掃描探針成像: 獲得微區(qū)的形貌組織結(jié)構(gòu)。福建納米力學(xué)電鍍測(cè)試納米力學(xué)測(cè)試可以應(yīng)用于納米材料的質(zhì)量控制和品質(zhì)檢測(cè)，確保產(chǎn)品符合規(guī)定的力學(xué)性能要求。

原位納米機(jī)械性能試驗(yàn)技術(shù)，原位納米機(jī)械性能試驗(yàn)技術(shù)是一種應(yīng)用超分辨顯微學(xué)、納米壓痕技術(shù)等手段，通過(guò)獨(dú)特的力學(xué)測(cè)試方法對(duì)納米尺度下的材料機(jī)械性質(zhì)進(jìn)行測(cè)試的方法。相比于傳統(tǒng)的拉伸、壓縮等方法，原位納米機(jī)械性能試驗(yàn)技術(shù)具有更高的精度和更豐富的信息，可以為納米材料的研究提供更加詳細(xì)的數(shù)據(jù)支持。隨著納米尺度下功能性材料的不斷涌現(xiàn)，納米力學(xué)測(cè)試將成為實(shí)現(xiàn)其合理設(shè)計(jì)的重要手段之一。原位納米力學(xué)測(cè)量技術(shù)在納米材料力學(xué)測(cè)試領(lǐng)域具有廣闊的應(yīng)用前景，它不只可以為納米尺度下材料力學(xué)行為的實(shí)驗(yàn)研究提供詳細(xì)的數(shù)據(jù)支撐，而且還可以為新材料的設(shè)計(jì)和開(kāi)發(fā)提供指導(dǎo)。

較大壓痕深度1.5 μ m時(shí)的試驗(yàn)結(jié)果，其中納米硬度平均值為0.46GPa，而用傳統(tǒng)硬度計(jì)算方法得到的硬度平均值為0.580GPa，這說(shuō)明傳統(tǒng)硬度計(jì)算方法在微納米硬度測(cè)量時(shí)誤差較大，其原因就是在微納米硬度測(cè)量時(shí)，材料變形的彈性恢復(fù)造成殘余壓痕面積較小，傳統(tǒng)方法使得計(jì)算結(jié)果產(chǎn)生了偏差，不能正確反映材料的硬度值。圖片通過(guò)對(duì)不同載荷下的納米硬度測(cè)量值進(jìn)行比較發(fā)現(xiàn)，單晶鋁的納米硬度值并不是恒定的， 而是在一定范圍內(nèi)隨著載荷（壓頭位移）的降低而逐漸增大，也就是存在壓痕尺寸效應(yīng)現(xiàn)象。圖3反映了納米硬度隨壓痕深度的變化。較大壓痕深度1μm時(shí)單晶鋁彈性模量與壓痕深度的關(guān)系。此外，納米硬度儀還可以輸出接觸剛、實(shí)時(shí)載荷等隨壓頭位移的變化曲線，試驗(yàn)者可以從中獲得豐富的信息。納米力學(xué)測(cè)試可用于研究納米顆粒在膠體、液態(tài)等介質(zhì)中的相互作用行為。

經(jīng)過(guò)三十年的發(fā)展，目前科學(xué)家在AFM 基礎(chǔ)上實(shí)現(xiàn)了多種測(cè)量和表征材料不同性能的應(yīng)用模式。利用原子力顯微鏡，人們實(shí)現(xiàn)了對(duì)化學(xué)反應(yīng)前后化學(xué)鍵變化的成像，研究了化學(xué)鍵的角對(duì)稱性質(zhì)以及分子的側(cè)向剛度。Ternes 等測(cè)量了在材料表面移動(dòng)單個(gè)原子所需要施加的作用力。各種不同的應(yīng)用模式可以獲得被測(cè)樣品表面納米尺度力、熱、聲、電、磁等各個(gè)方面的性能?；贏FM 的定量化納米力學(xué)測(cè)試方法主要有力—距離曲線測(cè)試、掃描探針聲學(xué)顯微術(shù)和基于輕敲模式的動(dòng)態(tài)多頻技術(shù)。通過(guò)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。福建納米力學(xué)電鍍測(cè)試

發(fā)展高精度、高穩(wěn)定性納米力學(xué)測(cè)試設(shè)備，是當(dāng)前科研工作的重要任務(wù)。福建納米力學(xué)電鍍測(cè)試

掃描探針聲學(xué)顯微術(shù)一般適用于模量范圍在1~300 GPa 的材料。對(duì)于更軟的材料，在測(cè)試過(guò)程中接觸力有可能會(huì)對(duì)樣品造成損害。基于輕敲模式的原子力顯微鏡多頻成像技術(shù)是近年來(lái)發(fā)展的一項(xiàng)納米力學(xué)測(cè)試方法。通過(guò)同時(shí)激勵(lì)和檢測(cè)探針多個(gè)頻率的響應(yīng)或探針振動(dòng)的兩階(或多階) 模態(tài)或探針振動(dòng)的基頻和高次諧波成分等，可以實(shí)現(xiàn)對(duì)被測(cè)樣品形貌、彈性等性質(zhì)的快速測(cè)量。只要是涉及探針兩個(gè)及兩個(gè)以上頻率成分的激勵(lì)和檢測(cè)，均可以歸為多頻成像技術(shù)。由于輕敲模式下針尖施加的作用力遠(yuǎn)小于接觸狀態(tài)下的作用力，因此基于輕敲模式的多頻成像技術(shù)適合于軟物質(zhì)力學(xué)性能的測(cè)量。福建納米力學(xué)電鍍測(cè)試