AFM悬臂探针的微纳米力学检测系统与解耦测量技术

本文主要探讨了基于原子力显微镜（AFM）悬臂探针的微纳米力学检测系统在微纳器件中的重要应用。微纳米尺度下的结构特性，如力学性能，对于微机电系统（MEMS/NEMS）的发展至关重要，因为这直接影响到材料和结构的性能和稳定性。AFM探针凭借其结构简单、尺度小、灵敏度高等特性，使其成为理想的微纳米尺度力学性能测量工具。 传统的商用AFM系统虽然能够提供高分辨率的成像，但在微纳米尺度的变形测量中存在局限性，无法满足特殊的需求。为解决这个问题，作者提出了一种创新的检测系统，它结合了AFM探针的微力和位移测量功能，以及多层级标定的压电陶瓷试件加载平台。这种系统不仅能够实现微纳米试件的刚度测量，还能精确地解耦试样与探针之间的变形，从而进行独立的微变形检测。 文章强调了在微纳米力学领域，解耦变形测量的重要性，因为它可以帮助研究人员更准确地分析材料在极小尺度下的响应，包括但不限于变形行为、疲劳和损伤。通过AFM技术，如Yu等人的碳纳米管拉伸实验、Yap的碳纳米管压缩疲劳实验以及Ni的二氧化硅纳米线三点弯曲实验，已经展示了AFM在微纳米力学测试中的应用实例。 然而，现有的AFM系统在实际应用中往往需要临时搭建，缺乏标准化和模块化的解决方案。因此，开发一种模块化、可重复使用的微纳米力学检测系统是未来的研究方向，这将极大地推动微纳器件性能评估的精确性和效率。 基于AFM悬臂探针的微纳米力学检测系统是当前研究的核心，它不仅提供了测量微结构力学性能的有力工具，还在微纳米尺度的变形解耦测量方面取得了突破。随着微纳技术的深入发展，这类系统的研究和优化将在微结构设计、材料科学以及纳米工程等领域发挥越来越重要的作用。