纳米与MEMS的测试技术发展现状

1、纳米及MEMS材料与结构的变形与应力测试技术研究现状 Nanotechnology is about making useful things by manipulating matter at the nanometer length scale (1-100 nm) The key is to make use of unique properties which arise becauseof the nanoscale The object created can be nano, can be even micro or macroMelting point - 1064 CSour

2、ce: K.J. Klabunde, 2001Metal nanoparticles melt at lower temperatures than bulk metals.Red Herring, May 2002Commonality:Railroad, auto, computer, nanotechall are enabling technologies纳米科技 Nano Science and Technology 被认为是21世纪头等重要的科学技术。纳米科学与技术将改变几乎每一种人造物体的特性。 2001年美国前总统Clinton描述的前景是：可以想像，材料的强度是钢的十倍，而重

3、量是钢的多少分之一；美国国会图书馆的全部信息储存在一个只有方块糖大小的器件中；当癌细胞只有几个时就能探测到。 纳米科技在材料与制造、电子技术、医药与健康、航空与宇航、能源技术、农业与国防等领域取得重大进展。测试技术的挑战 器件小：MEMS器件材料尺寸一般从100nm到50um，宏观下微小的外界力都可能在材料内部产生极大的应力。要了解的MEMS结构材料的参量有：弹性模量，泊送比，屈服应力，抗弯强度，残余应力，尤其是使用及制造中产生的变形。 试件制作难：试件制作要用到微电子技术中许多方法。 测试困难：传统测量材料力学参数的方法是否对微尺度材料有效。MEMS测试技术现状1、微拉伸试验2、对称弯曲试验

4、3、微悬臂梁试验，4、微纳米压痕( 压痕,划痕)5、光学散斑干涉技术6、纳米传感器技术拉伸试验对称弯曲试验Strength expression 微梁弯曲试验原子力显微镜测量纳米级微梁弯曲散斑法测量应变NanoindentationMonochromatic images obtained from the interferometerNanosensorFFIncident lightReceived luminescenceTest PrincipalCalibration of optical stress nanosensor纳米晶体结构金属和合金的力学行为 研究问题：纳米材料机械性能

5、和传统材料差异何在？ 纳米晶体金属材料H-P 关系 压痕力学行为 疲劳行为 断裂机理与行为H-P Relationshipnc-Cu. No second phase is observed.View normal to the GB plane a) before deformation b) after0.5 nsec tensile deformation corresponding to 3% total strain.electrodeposited nanocrystalline Ni subjected to (a) constant strain rate indentationA summary of dynamic yield strengthS-N fatigue electrodeposited, fully dense nanocrystalline Ni (grain size 2040 nm) A comparison of the fatigue crack growth characteristics of pure Ni as a function of gra