单晶铝纳米级硬度试验研究

使用纳米硬度计对单晶铝进行了纳米压痕试验,利用原子力显微镜对压痕形貌进行扫描并计算硬度值,重点观察和分析了纳米级条件下单晶铝的硬度性质,结果表明,当压痕深度小于2000nm时,单晶铝纳米硬度存在尺寸效应现象;从材料性质的角度分析了纳米硬度尺寸效应现象;探讨了纳米硬度和传统硬度本质上的区别,指出其根本原因在于不同尺度下人们对材料性质的关注点不同。     

石墨烯与双链DNA分子复合结构电导性的c-AFM研究

利用导电原子力显微镜(conductive atomic force microscope,c-AFM)的扭转共振隧穿电流模式,在绝缘衬底云母上对还原石墨烯(rGO)和DNA构成的复合体导电性做了初步的测量。测量结果表明,石墨烯能很好地吸附双链DNA分子形成连接复合体,c-AFM实验证明复合体中的双链DNA分子不具有长程电子输运能力。石墨烯-DNA复合体电导能力的测量对利用石墨烯及DNA分子进行分子器件构建研究具有参考价值,同时实验测量方法具有一定的实用意义。     

9,9′-联蒽薄膜的AFM和XRD研究

利用常规的真空蒸发技术,在热氧化硅片的衬底上制备了不同的衬底温度、蒸发温度和蒸发时间条件下的9,9′-联蒽有机薄膜。用原子力显微镜对制备的9,9′-联蒽薄膜形貌进行了观察,研究了9,9′-联蒽的生长模式,并讨论了其表面形貌及岛状晶核分布与生长条件之间的机理。同时,借助X射线衍射仪分析了薄膜的晶体结构。结果表明,在衬底温度为50℃、蒸发温度为180℃、蒸发时间为60s时能够获得具有良好晶体特性的均匀致密的多晶薄膜,其适合作有机场效应晶体管的有源层。     

便携式原子力显微镜扫描驱动器的设计与实现

设计了一种便携式原子力显微镜压电陶瓷管驱动器,该驱动器使用5～12V宽幅直流电源,产生+215V和±15V的电源供给高压放大模块和信号调理模块,可将输入的-10V～+10V控制信号,放大为-200V～+200V的电压驱动压电陶瓷扫描管,功耗仅为2W左右,体积为150mm×60mm,可以使用电池供电并连续工作7～8h。该驱动器是便携式原子力显微镜的一个重要模块,该模块功能的实现使原子力显微镜在工业现场和野外环境进行测量成为可能。     

硅橡胶粘弹行为的微观机理

应用原子力显微镜(AFM)与动态力学分析仪(DMA)对三种具有不同分子链结构的硅橡胶粘弹行为及其微观机理进行了研究。结果表明,苯基侧基的引入,破坏了聚硅氧烷分子链的规整性,降低其结晶度,增强硅氧烷链间的内摩擦,使硅氧烷分子链段的弛豫与运动需要消耗更多的能量。尤其是单苯基的引入,能更好地调节苯基链节在聚硅氧烷中的分布,在有效提高硅橡胶损耗因子的同时,更好地维持着-Si-O-链的柔顺性,使制得的三元共聚甲基苯基乙烯基硅橡胶(PVMQ-2)具有优越的综合力学性能。     

用原子力显微镜研究铜合金微生物的腐蚀行为

用原子力显微镜(AFM)研究了HSn70-1A、HSn70-1B和HSn70-1AB等3种铜合金在硫酸盐还原菌(SRB)菌液中的微生物腐蚀行为.结果表明,3种铜合金表面形成的生物膜形貌各不相同.HSn70-1AB合金表面生物膜的粗糙度大于其余两种合金,表明其生物膜最不均匀.去除生物膜后,3种样品的腐蚀形貌也小相同,粗糙度均有所增加,这是微生物腐蚀作用的结果.研究证实,AFM的定量分析能力是研究材料微生物腐蚀的重要手段.     

Fe-30Mn-5Si-1Al形状记忆合金的原子力显微镜组织观察

自从日本开发了价廉且加工性好的Fe—Mn—Si系形状记忆合金以来,在考察其各种应用领域应用情况的同时,又开发了适合实用化的合金组成。相关的研究报告中,最具有代表性的合金组成是Fe-30Mn-6Si,其形状记忆效果是起因于fcc结构的γ奥氏体母相应力诱发了hcp结构的ε马氏体相,在加热时发生了逆相变。另外,Fe-30Mn-6Si合金中用Al置换部分Si的Fe-3Mn-3Si-3Al合金,具有缘于双晶变形的高延性,即显示了双晶诱发塑性的效应,该合金的强度与延伸率的积Rm-A值超过50000MPa％,作为强度、延性匹配优良的结构用钢而倍受关注。     

原子力显微镜超微量注射检测的影响分析

微量注射与检测受到越来越广泛的关注和研究,例如细胞工程与基因工程中,采用显微注射其注射量对操作成功率影响巨大,注射量精确检测成为人们关注的课题。利用原子力显微镜具有纳米级高度分辨率的特点,设计悬臂装置对注射微滴重力产生的挠度进行检测,实现微滴量定量检测的目的。分析讨论影响微滴检测过程的扰动因素,其中采用悬挂机构有效抑制中高频扰动,观察注意到悬架式隔振系统水平方向的微小摆动对检测信号扰动不可忽视。研究中为抑制这种低频扰动对超微量注射检测的影响,设计液体阻尼器并采用增大水平阻尼与转动阻尼的方法使之得到有效地改善;进行皮升级注射量检测试验,结果表明所采用的基于原子力显微镜的超微量注射检测能够实现10～30 pL 微量注射检测。     

长碳链烷基聚硅氧烷的成膜性与膜形貌

为了解功能性聚硅氧烷的柔软作用机理,用原子力显微镜(AFM)、扫描电镜(SEM)等仪器研究了长碳链烷基聚硅氧烷的成膜性和膜形貌。结果表明,在纤维及其模拟基质单晶硅表面,长链烷基聚硅氧烷均可定向排列形成粗糙的疏水性硅膜,在2μm2扫描范围内,该硅膜的均方根粗糙度达到了0.199 nm。     

PET基纳米结构Ag薄膜结构及导电性能

在室温条件下,采用磁控溅射法在PET纺粘非织造布上制备了50 nm厚的纳米结构Ag薄膜,用原子力显微镜(AFM)分析溅射真空室压强对纳米结构Ag薄膜结晶状态、粒径的影响;研究了溅射工艺参数与薄膜导电性能之间的关系。实验结果表明:溅射速率随着压强的增大先增大后减小;薄膜方块电阻的变化规律和溅射速率的变化规律一致;薄膜颗粒直径随着压强的增大先增大后减小,但在压强大于1.5 Pa时,薄膜颗粒直径随压强变化未呈现明显的变化规律。