原位双倾单轴拉伸纳米线装置及其制作方法制造方法及图纸

本发明专利技术公开了原位双倾单轴拉伸纳米线装置及其制作方法，涉及材料显微结构原位变形研究技术领域。金属环的内侧壁上设置有平台，两组金属片组平行间隔设置在金属环的内部，并且各组金属片组的一端均固定在平台上，各组金属片组的另一端均为自由端，每组金属片组均包括一个第一金属片以及一个第二金属片，并且第一金属片与第二金属片固定贴合，两组金属片组中的第一金属片相互靠近，并且第一金属片的热膨胀系数大于第二金属片的热膨胀系数，固定件包括两个固定底座以及将两个固定底座连接在一起的纳米线，固定件将两组金属片组的自由端连接在一起；从而解决了现有技术中纳米材料原位变形的过程中无法对其实现原子尺度稳定的观察的问题。

【技术实现步骤摘要】
原位双倾单轴拉伸纳米线装置及其制作方法
本专利技术涉及材料显微结构原位变形研究
，更具体地说，涉及一种原位双倾单轴拉伸纳米线装置及其制作方法。
技术介绍
随着微纳加工及微纳器件的发展，纳米结构材料作为纳米组装技术以及器件微型化的关键材料，成为目前材料研究开发的热点。由于在实际应用中材料往往受外力作用影响，实现纳米结构材料在受外力作用下的原子尺度结构演变成为评估其可靠性的重要因素。因此，使用透射电子显微镜对纳米材料外力下的结构演化进行原位原子尺度表征，对研究纳米材料在外力作用下的变形机制对微纳材料的实际应用以及优异性能器件的研发具有重要作用。目前，由于透射电镜样品杆与极靴之间的距离很小，一般在几毫米左右，因此在样品腔中容纳力学系统尺寸极小。通常，在样品制备过程中需通过机械研磨、双喷减薄、手工切割、FIB加工并转移固定等流程，制备过程复杂，成功率低；在聚焦离子束(FIB)直接固定变形材料过程中，从FIB离子束枪中沉积Pt-碳混合物固定样品的过程中，容易造成损伤、污染、固定处应力集中问题；此外，由于技术的局限性，粘在金属环上的两个双金属片间距较大，使得搭载的纳米材料悬空较多，在拉伸过程中容易抖动，很难在纳米材料原位变形过程中对其实现稳定的原子尺度的观察。因此，如何解决现有技术中纳米材料原位变形的过程中无法对其实现原子尺度稳定的观察的问题，成为本领域技术人员所要解决的重要技术问题。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供原位双倾单轴拉伸纳米线装置及其制作方法以解决现有技术中纳米材料原位变形的过程中无法对其实现原子尺度稳定的观察的技术问题。本专利技术提供的诸多技术方案中的优选技术方案所能产生的诸多技术效果详见下文阐述。为实现上述目的，本专利技术提供了以下技术方案：本专利技术提供了原位双倾单轴拉伸纳米线装置，包括：金属环，所述金属环的内侧壁上设置有平台；金属片组，两组所述金属片组平行间隔设置在所述金属环的内部，并且各组所述金属片组的一端均固定在所述平台上，各组所述金属片组的另一端均为自由端，每组所述金属片组均包括一个第一金属片以及与所述第一金属片固定贴合的第二金属片，两组所述金属片组中的所述第一金属片相互靠近，并且所述第一金属片的热膨胀系数大于所述第二金属片的热膨胀系数；固定件，所述固定件包括两个固定底座以及将两个所述固定底座连接在一起的纳米线，所述固定件将两组所述金属片组的自由端连接在一起。在上述技术方案的基础上，本专利技术还可以做如下改进。进一步的，两个所述固定底座与两组所述金属片组一一对应设置，并且各个所述固定底座均垂直固定连接在相对应的所述金属片组上，并且两个所述固定底座在相互靠近的一端均设置为具有梯度的梯形结构。进一步的，所述纳米线以及所述纳米线两端的两个所述固定底座为一体式结构。进一步的，所述第一金属片的材质为锰。进一步的，所述第二金属片的材质为镍。进一步的，所述金属环的材质为钼。进一步的，所述金属环的外径为2mm-4mm，内径为1mm-3mm，厚度为30μm-50μm。进一步的，所述金属片组的长度为1mm-1.2mm，两组所述金属片组之间的间距为100μm-150μm。进一步的，所述固定件的长度为200μm-300μm，厚度为3μm-5μm，宽度为100μm-200μm。一种原位双倾单轴拉伸纳米线装置的制作方法，其具体步骤为：a.将两片热膨胀系数不同的第一金属片与第二金属片通过焊压贴合在一起，从而得到两组焊压贴合好的金属片组；b.将两组焊压贴合好的所述金属片组平行间隔焊接固定在金属环内部的平台上；c.运用聚焦离子束技术，从块体材料上加工出固定底座以及所述固定底座上具有梯度的梯形结构，并且将所述梯形结构的表面进行抛光处理；d运用聚焦离子束技术与纳米减薄仪结合，从所述梯形结构中加工出用于变形的纳米线，并将所述纳米线加工成进行原子尺度观察的样品；e.所述固定底座在聚焦离子束系统中沉积出Pt-碳混合物，并将其垂直焊接在所述金属片组的自由端上。本申请提供的技术方案包括以下有益效果：本专利技术提供的技术方案中，原位双倾单轴拉伸纳米线装置，包括金属环、金属片组以及固定件，金属环的内侧壁上设置有平台，两组金属片组平行间隔设置在金属环的内部，并且各组金属片组的一端均固定在平台上，各组金属片组的另一端均为自由端，每组金属片组均包括一个第一金属片以及一个第二金属片，并且第一金属片与第二金属片固定贴合，两组金属片组中的第一金属片相互靠近，并且第一金属片的热膨胀系数大于第二金属片的热膨胀系数，固定件包括两个固定底座以及将两个固定底座连接在一起的纳米线，固定件将两组金属片组的自由端连接在一起。如此设置，通过固定底座特殊结构的设计，能够有效避免样品在制备、转移的过程中出现污染或者断裂的情况，可有效用于原子尺度表征纳米结构材料弹塑性力学性能，能够在透射电镜中实现对纳米结构材料原位变形的同时，不损失透射电镜的双轴倾转功能。将本装置固定在透射电子显微镜的可加热样品杆上，并放入透射电子显微镜中，然后升高样品杆温度，由于第一金属片的热膨胀系数大于第二金属片的热膨胀系数，并且两组金属片组中的第一金属片相互靠近设置，从而两组金属片组均向外侧弯曲，两组金属片组的弯曲带动固定件的变形，固定件中的两个固定底座向相互远离的方向移动，两个固定底座在移动的过程中，实现了对纳米线的拉伸，与此同时，利用透射电子显微镜对拉伸变形区域进行原子尺度的原位观察；从而解决了现有技术中纳米材料原位变形的过程中无法对其实现原子尺度稳定的观察的问题。附图说明为了更清楚地说明本专利技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本专利技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。图1是本专利技术实施例中原位双倾单轴拉伸纳米线装置整体的结构示意图；图2是本专利技术实施例中两组金属片组的第一状态的结构示意图；图3是本专利技术实施例中两组金属片组的第二状态的结构示意图。附图标记：1、金属环；2、平台；3、金属片组；4、第一金属片；5、第二金属片；6、固定底座；7、纳米线；8、梯形结构。具体实施方式为使本专利技术的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将对本专利技术的技术方案进行详细的描述。显然，所描述的实施例仅仅是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所得到的所有其它实施方式，都属于本专利技术所保护的范围。本具体实施方式的目的在于提供原位双倾单轴拉伸纳米线装置及其制作方法；从而解决了现有技术中纳米材料原位变形的过程中无法对其实现原子尺度稳定的观察的问题。以下，参照附图对实施例进行说明。此外，下面所示的实施例不对权利要求所记载的
技术实现思路
起任何限定作用。另外，下面实施例所本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种原位双倾单轴拉伸纳米线装置，其特征在于，包括：/n金属环(1)，所述金属环(1)的内侧壁上设置有平台(2)；/n金属片组(3)，两组所述金属片组(3)平行间隔设置在所述金属环(1)的内部，并且各组所述金属片组(3)的一端均固定在所述平台(2)上，各组所述金属片组(3)的另一端均为自由端，每组所述金属片组(3)均包括一个第一金属片(4)以及与所述第一金属片(4)固定贴合的第二金属片(5)，两组所述金属片组(3)中的所述第一金属片(4)相互靠近，并且所述第一金属片(4)的热膨胀系数大于所述第二金属片(5)的热膨胀系数；/n固定件，所述固定件包括两个固定底座(6)以及将两个所述固定底座(6)连接在一起的纳米线(7)，所述固定件将两组所述金属片组(3)的自由端连接在一起。/n

【技术特征摘要】
1.一种原位双倾单轴拉伸纳米线装置，其特征在于，包括：
金属环(1)，所述金属环(1)的内侧壁上设置有平台(2)；
金属片组(3)，两组所述金属片组(3)平行间隔设置在所述金属环(1)的内部，并且各组所述金属片组(3)的一端均固定在所述平台(2)上，各组所述金属片组(3)的另一端均为自由端，每组所述金属片组(3)均包括一个第一金属片(4)以及与所述第一金属片(4)固定贴合的第二金属片(5)，两组所述金属片组(3)中的所述第一金属片(4)相互靠近，并且所述第一金属片(4)的热膨胀系数大于所述第二金属片(5)的热膨胀系数；
固定件，所述固定件包括两个固定底座(6)以及将两个所述固定底座(6)连接在一起的纳米线(7)，所述固定件将两组所述金属片组(3)的自由端连接在一起。


2.根据权利要求1所述的原位双倾单轴拉伸纳米线装置，其特征在于，两个所述固定底座(6)与两组所述金属片组(3)一一对应设置，并且各个所述固定底座(6)均垂直固定连接在相对应的所述金属片组(3)上，并且两个所述固定底座(6)在相互靠近的一端均设置为具有梯度的梯形结构(8)。


3.根据权利要求1所述的原位双倾单轴拉伸纳米线装置，其特征在于，所述纳米线(7)以及所述纳米线(7)两端的两个所述固定底座(6)为一体式结构。


4.根据权利要求1所述的原位双倾单轴拉伸纳米线装置，其特征在于，所述第一金属片(4)的材质为锰。


5.根据权利要求1所述的原位双倾单轴拉伸纳米线装置，其特征在于，所述第二金属片(5)的材质为镍。


6.根据...

【专利技术属性】
技术研发人员：王立华，李东伟，马炎，韩晓东，邓青松，
申请(专利权)人：北京工业大学，
类型：发明
国别省市：北京;11