浅析缠绕膜纳米压痕法的测量

纳米压痕法是一种缠绕膜厂家较为常用的杨氏模量的测量方法，近年来主要应用在小尺寸材料机械性质的测量上。纳米压痕法的基本原理主要是通过连续测控作用在压头上的位移和载荷，得到相应的载荷一位移曲线，通过对曲线、数据的分析得到材料的杨氏模量、硬度等力学的参量。纳米压痕法的优点是测试精度高，载荷及位移的分率可以达到纳牛以及纳米量级，从而实现微结构材料力学特性的表征。纳米压痕法按压力加载方式的不同可以分为两种:普通加载一卸载方法与连续刚度测量(CS.M)方法。

普通加载一卸载方法是指通过单次加载卸载得到卸载处的接触刚度，可以得到较大载荷以及较大压入深处的杨氏模量。而CSM方法能通过连续测量加载中的刚度值，得到硬度及弹性模量随压入深处变化的曲线，然后通过分析曲线得到材料的杨氏模量。相比而言，普通加载一卸载方法得到的数据不够完整，再加上缠绕膜材料受到基质影响较大，测量起来偏差很大;而CS.M方法则越适合微结构材料或者缠绕膜材料的测量，可以通过测得的一系列数据并绘制出载荷一位移曲线，缠绕膜厂家通过载荷一位移曲线判断缠绕膜材料的力学特性在多大的压入深处时开始受到基底的影响，从而准确地测量缠绕膜的真实力学性能，故近年来CSM方法的应用较多，并且发展也相当快。

纳米压痕法是一种牢靠的测量缠绕膜杨氏模量的技术，它对于试样无特定要求，对试样几何尺寸的精度要求较低，操作相对简单，原理易懂并且可重复性高，因此在缠绕膜的杨氏模量测量上获得了广泛的应用。但是其局限性在于基质效应及尺寸效应对其测量的结果影响较大，而且下压过程容易出现不均匀并且出现裂纹，以及出现试样容易损坏等问题，这都是限制压痕法得到进一步应用的实践问题。