The invention provides a micro / nanoscale electrical coupling characteristic measuring device based on AFM, which includes a piezoelectric actuator, a AFM probe, a conductive second probe, a laser transmitter, a microscope, a detector and a data processing center, and the two ends of a flexible elastic conducting specimen are mounted on a fixture by a fixture; the fixed frame is mounted on the fixed frame. A AFM probe and a conductive second probe are mounted on the fixed frame, the AFM probe contacts the surface of a flexible conducting sample through motion, the conductive second probe can contact the surface of a flexible elastic conducting specimen; the AFM atomic force microscope is built in the light emitter and detector, and the laser is transmitted. The ejector is used to transmit the signal. The relationship between the mechanical load, the structure and the properties of the material can be dynamically reflected by the test of the coupling relationship between the electrical conductivity and the mechanical load.
【技术实现步骤摘要】
一种基于AFM的微/纳观力-电耦合特性测量装置及其方法
本专利技术涉及柔弹性导电复合材料及应变传感网络领域,特别涉及一种基于AFM的微/纳观力-电耦合特性测量装置及其方法。
技术介绍
以AFM为代表的纳米测试技术是纳观测量技术的重要组成部分。纳米技术是通过一定的仪器设备,使尺度范围在1~100nm内的物质结构发生改变,从而在物理、化学等多方面体现出宏观块体材料所不具备的材料特性。随着近些年纳米技术的高速发展,作为支撑纳米技术发展的纳米表征新技术也层出不穷。此外,物理、化学制备技术的发展亦促使了大量先进纳米材料及纳米复合材料地不断涌现。这些材料的整体特性源自于纳观下材料的超越性能,因此对纳观下材料性能的测试分析是国际学术及工程界的研究热点。显然,由于尺度及载荷的数量级差异传统的测试手段无法获得纳观下材料的物理特性。同时,纳观器件通常由功能材料合成,在不同物理场同时作用下工作,其功能的实现依赖于力-电,热-电及电-磁等性能的耦合效应。因此,单一的物理载荷下性能测试已不能满足纳观材料的测试要求,两种及两种以上性能偶合效应的实时测试技术已成为一个主要的发展方向。尤其,纳米材料变形中,其纳观结构将产生显著变化。传统的测试仪器设备不能对测试过程中材料纳观组织形貌进行实时动态的观测,很难将材料的纳观结构变化的内在机理与材料的宏观性能有效的结合起来综合分析材料的性能。不管功能材料,还是结构材料,组成这些材料的纳观结构是决定了材料的物理性能和力-电偶和性能的决定性因素。然而长久以来,材料力-电耦合性能和AFM原子力显微镜测量结构形貌是分别单独进行的,不能深入探究材料制备过程 ...
【技术保护点】
1.一种基于AFM的微/纳观力‑电耦合特性测量装置,其特征在于,包括压电驱动器(5)、AFM探头(6)、导电第二探针(8)、激光发射器(9)、AFM原子力显微镜(10)、检测器(11)和数据处理中心(12);柔弹性导电试样(7)的两端通过夹具(2)安装在固定架(1);所述固定架(1)上安装可移动的压电驱动器(5),且所述压电驱动器(5)位于柔弹性导电试样(7)底面;所述固定架(1)上安装AFM探头(6)、导电第二探针(8)和所述AFM原子力显微镜(10),所述AFM探头(6)可与柔弹性导电试样(7)表面接触,所述导电第二探针(8)可与柔弹性导电试样(7)表面接触;所述AFM原子力显微镜(10)内置所述激光发射器(9)和检测器(11),所述激光发射器(9)用于发射信号,所述检测器(11)用于接受所述激光发射器(9)发射的反射的信号;所述数据处理中心(12)与AFM探头(6)、激光发射器(9)、检测器(11)和导电第二探针(8)连接。
【技术特征摘要】
1.一种基于AFM的微/纳观力-电耦合特性测量装置,其特征在于,包括压电驱动器(5)、AFM探头(6)、导电第二探针(8)、激光发射器(9)、AFM原子力显微镜(10)、检测器(11)和数据处理中心(12);柔弹性导电试样(7)的两端通过夹具(2)安装在固定架(1);所述固定架(1)上安装可移动的压电驱动器(5),且所述压电驱动器(5)位于柔弹性导电试样(7)底面;所述固定架(1)上安装AFM探头(6)、导电第二探针(8)和所述AFM原子力显微镜(10),所述AFM探头(6)可与柔弹性导电试样(7)表面接触,所述导电第二探针(8)可与柔弹性导电试样(7)表面接触;所述AFM原子力显微镜(10)内置所述激光发射器(9)和检测器(11),所述激光发射器(9)用于发射信号,所述检测器(11)用于接受所述激光发射器(9)发射的反射的信号;所述数据处理中心(12)与AFM探头(6)、激光发射器(9)、检测器(11)和导电第二探针(8)连接。2.根据权利要求1所述的基于AFM的微/纳观力-电耦合特性测量装置,其特征在于,所述数据处理中心(12)包括对数放大器(14)和偏压器(13);所述对数放大器(14)与检测器(11)连接;所述偏压器(13)一端与所述AFM探头(6)连接,所述偏压器(13)另一端与导电第二探针(8)连接。3.根据权利要求1所述的基于AFM的微/纳观力-电耦合特性测量装置,其特征在于,所述柔弹性导电试样(7)的尺寸为1cm*2cm~3cm*6cm。4.一种根据权利要求1所述的基于AFM的微/纳观力-电耦合特性测量装置的检测方法,其特征在于,包括如下步骤:准备工作:将所述柔弹性导电材料(7)两端在夹具(2)中夹紧,使所述柔弹性导电材料(7)处于水平直线状态;选择和测量金属球团簇区域(4):移动所述AFM探头(6)接触所述柔弹性导电试样(7)表面,通过AFM原子力显微镜(...
【专利技术属性】
技术研发人员:王学森,王成原,张康,俞笑竹,赵越,孙虎,
申请(专利权)人:常州市利多合金材料有限公司,江苏大学,
类型:发明
国别省市:江苏,32
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