认识下纳米压痕仪以及它的组成和应用

随着精密加工技术的发展，材料在纳米尺度下的力学特性引起了人们的极大关注研究。而传统的硬度测量方法只适于宏观条件下的研究和应用，无法用于测量压痕深度为纳米***或亚微米***的硬度，即所谓纳米硬度。近年来，测量纳米硬度***般采用新兴的纳米压痕技术 (nano-indentation)，由于采用纳米压痕技术可以在极小的尺寸范围内测试材料的力学性能，除了塑性性质外，还可反映材料的弹性性质，因此得到了越来越广泛的应用。

纳米压痕技术也称深度敏感压痕技术，是***简单的测试材料力学性质的方法之***，可以在纳米尺度上测量材料的各种力学性质，如载荷-位移曲线、弹性模量、硬度、断裂韧性、应变硬化效应、粘弹性或蠕变行为等。纳米压痕技术是***种先进的微尺度力学测量技术，它通过测量作用在压针上的载荷和压入样品表面的深度来获得材料的载荷-位移曲线。

以纳米压痕技术为基础开发出的纳米压痕仪为材料的纳米力学性能检测提供了高效、便捷的手段。纳米压痕仪主要用于微纳米尺度薄膜材料的硬度与杨氏模量测试，测试结果通过力与压入深度的曲线计算得出，无需通过显微镜观察压痕面积。纳米压痕仪的基本组成可以分为控制系统、移动线圈系统、加载系统及压头等几个部分。压头***般使用金刚石压头，分为三角锥或四棱锥等类型。试验时，***先输入初始参数，之后的检测过程则完全由微机自动控制，通过改变移动线圈系统中的电流，可以操纵加载系统和压头的动作，压头压入载荷的测量和控制通过应变仪来完成，同时应变仪还将信号反馈到移动线圈系统以实现闭环控制，从而按照输入参数的设置完成试验。

纳米压痕仪主要用于测量纳米尺度的硬度与弹性模量，可适用于有机或无机、软质或硬质材料的检测分析，包括PVD、CVD、PECVD薄膜，感光薄膜，彩绘釉漆，光学薄膜，微电子镀膜，保护性薄膜，装饰性薄膜等等。基体可以为软质或硬质材料，包括金属、合金、半导体、玻璃、矿物和有机材料等。

也广泛应用于半导体技术(钝化层、镀金属、Bond Pads)；存储材料(磁盘的保护层、磁盘基底上的磁性涂层、CD的保护层)；光学组件(接触镜头、光纤、光学刮擦保护层)；金属蒸镀层；防磨损涂层(TiN， TiC， DLC， 切割工具)；药理学(药片、植入材料、生物组织)；工程学(油漆涂料、橡胶、触摸屏、MEMS)等行业。

由此可见，纳米压痕仪对于很多行业的生产、研究以及材料在纳米尺度下的检测分析来说都是不可或缺的仪器设备。