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纳米技术在MEMS领域的应用——纳米硬度计

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  • 发布时间:2022-09-29 09:18
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在众多的科研和工业领域(如国防、航空航天、医疗等)中,MEMS(微机电系统)技术都得到了十分广泛的应用。为保证所涉及的相关系统功能能够正常实现,在设计和研发中需要考虑保证系统结构的优化性,以及其工作的可靠性与稳定性。其中力学检测中,纳米硬度计作为一种检测材料微小体积内力学性能硬度(hardness)的先进检测设备,具有良好的检测效果。

纳米硬度计的应用领域

1、数据存储,检测圆盘基底上磁性涂层、检测磁盘保护涂层、检测 CD 保护涂层;

2、装饰涂层,检测蒸发金属涂层;

3、光学元件,检测光学抗划涂层、隐性眼镜、接触棱镜;

4、半导体技术,检测金属层、保护层;

5、药理学,生物组织、药物生产;

6、MEMS微电子领域; 

7、一般工程技术应用,润滑剂、润滑油、滑动轴承。

 

纳米硬度计的分类

纳米硬度计有两种,压痕硬度和划痕硬度两种工作模式。在这两种工作模式中,压痕或划痕深度可以通过系统控制在微米甚至纳米尺度,所以硬度计是进行电子薄膜、各类涂层、材料表面及其力学性能检测的理想手段。在具体检测中,不需要对基体表层进行剥离,就可以将材料表层力学性质空间分布予以直接给出,比如焊点和附近的材料力学性质予以直接检测。

纳米压痕法也可以被称为深度敏感压痕法,其原理是经过电脑控制载荷的连续变化,并且在线检测其压入深度。常用的压痕检测通常包括两个进程,也就是加载及卸载进程。在加载进程中,给压头施加外载荷,使之压入样品的外表,随着载荷值的增加,压头压入样品的深度也会随着增加,当载荷的值达到最大的时候,把外载荷移除,样品的外表会存在着残留的压痕的痕迹。通过力传感器、位移传感器,可将以上进程中的材料表面被压入深度和负载数据进行记录,形成力-位移关系。并通过计算机算法进行最终硬度测算。

 

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纳米硬度计的应用领域

1、数据存储,检测圆盘基底上磁性涂层、检测磁盘保护涂层、检测 CD 保护涂层;

2、装饰涂层,检测蒸发金属涂层;

3、光学元件,检测光学抗划涂层、隐性眼镜、接触棱镜;

4、半导体技术,检测金属层、保护层;

5、药理学,生物组织、药物生产;

6、MEMS微电子领域; 

7、一般工程技术应用,润滑剂、润滑油、滑动轴承。

 

纳米硬度计的分类

纳米硬度计有两种,压痕硬度和划痕硬度两种工作模式。在这两种工作模式中,压痕或划痕深度可以通过系统控制在微米甚至纳米尺度,所以硬度计是进行电子薄膜、各类涂层、材料表面及其力学性能检测的理想手段。在具体检测中,不需要对基体表层进行剥离,就可以将材料表层力学性质空间分布予以直接给出,比如焊点和附近的材料力学性质予以直接检测。

纳米压痕法也可以被称为深度敏感压痕法,其原理是经过电脑控制载荷的连续变化,并且在线检测其压入深度。常用的压痕检测通常包括两个进程,也就是加载及卸载进程。在加载进程中,给压头施加外载荷,使之压入样品的外表,随着载荷值的增加,压头压入样品的深度也会随着增加,当载荷的值达到最大的时候,把外载荷移除,样品的外表会存在着残留的压痕的痕迹。通过力传感器、位移传感器,可将以上进程中的材料表面被压入深度和负载数据进行记录,形成力-位移关系。并通过计算机算法进行最终硬度测算。

 

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