《多探針集成納米力學檢測技術與系統研究》是依託清華大學，由李喜德擔任項目負責人的面上項目。
基本介紹
- 中文名：多探針集成納米力學檢測技術與系統研究
- 依託單位：清華大學
- 項目負責人：李喜德
- 項目類別：面上項目
項目摘要,結題摘要,
項目摘要
基於電子掃描和原子力掃描顯微鏡觀察平台，研究納米尺度結構和器件的力學性能檢測系統，發展納米尺度檢測對象的夾持、載入和探測技術，從實驗角度研究夾持、載入單元和夾持對象的相互作用強度及機理；研究納米固體實驗力學的原位、精細計量技術，尤其是發展對納米特徵尺度檢測對象的原位逐點和全場檢測新技術；研究特徵尺度為微米量級的微力感測器，探討微尺度微力感測器的感知機理、微力信號的轉換與傳輸、標定以及與檢測系統的連線技術，分析微力的控制與穩定性能；研究納米實驗檢測中的一體化分析方法以及提取變形、應力等力學參數的測量方法，發展和實驗相結合的考慮納尺度條件下的關鍵相互作用、相互耦合、非線性和多參數系統的力學參量反演方法；通過建立的納米力學檢測系統和檢測技術，從實驗入手結合理論和數值分析，研究納米引線和低電介質材料的力學性能及其演化對納米線電參數的影響，研究典型納米結構在范德華相互作用下的運動和變形特性。
結題摘要
微納米技術的發展，使得結構和材料的特徵尺度進入到微米及納米尺度，研究這一尺度下材料的力學性能和行為是力學領域研究的重要課題，也是微電子、材料和生物等領域，探討其材料和器件可靠性、評價其功能和性能的重要指標。本課題基於電子掃描和原子力掃描顯微鏡觀察平台，研究基於探針平台的納米尺度結構和器件的力學性能檢測系統，發展納米尺度檢測對象的夾持、載入和探測技術，從實驗角度研究夾持、載入單元和夾持對象的相互作用強度及機理；研究微納米固體實驗力學的原位、精細計量技術，以及微力感測技術；研究微納米實驗檢測中的一體化分析方法以及變形、微力等力學參數的提取；通過建立的納米力學檢測系統和檢測技術，從實驗入手結合理論和數值分析，研究納米引線的耦合力學性能及其演化、納區域/淺層表面材料的力學性能，以及典型微納米結構在范德華相互作用下的運動特性等。 經過近三年的研究，本項目以微納米尺度條件下的探針檢測技術、系統和套用為主要研究內容，在如下幾方面取得了重要的研究進展：（1）研製了極坐標式和坐標式兩套探針微納米實驗力學檢測系統，在光學和掃描電子顯微平台實現了多場耦合力學性能的精細測量；（2）提出了多層級探針位置標定、載入與感測檢測技術，實現了探針測量中探針載入和檢測對象位移分離的檢測方式，解決了探針變形和試樣變形耦合分離的問題；（3）系統地研究了微納米尺度下檢測對象的夾持和載入問題，提出了四類夾持技術，完成了其夾持強度的分析。這一研究為微納米尺度下實現可靠的實驗力學測量提供了有效工具。（4）提出了基於割線斜率法的納區域、淺表層材料模量等力學參數檢測和分析的探針壓入測量技術，研究了探針針尖傾斜、探針和試樣剛度失配，以及材料淺層表麵塑性等因素對檢測參數的影響。（5）以納米互聯引線的力電熱疲勞、石墨薄層的超潤滑運動等典型微納尺度力學問題為對象，採用上述技術和測量系統研究其力學參量的演化規律，取得了一些有重要學術影響的研究成果。本項目完成研究論文16篇, 其中被 SCI 檢索8篇，8人次在國際和國內學術會議做邀請報告；授權專利3項；培養 5名研究生（畢業博士生1名，在讀博士生3，碩士生1名, 2011年出國）；2010-2012 年有3篇與本項目相關的論文分別獲得北京市力學會和全國實驗力學大會青年優秀論文。
