纳米级微动平台的结构力学特性及实验研究
纳米级微定位平台的设计及实验研究
第二章微定侍平台的设计与有限元分析体尺寸为：中１５０ｘ１４５ｍｍ。
圈３－２微定位平台样机采用线切割和电火花加工相结合技术，保证弹性铰链环节加工制造精度。
为提高接触强度，调整压电陶瓷驱动器底部和底座之间的垫片厚度，使压电陶瓷驱动器的安装过盈量为１０ｐｒｏ。
三个压电陶瓷驱动器提供给动平台的支撑刚度要尽量一致，并且保证动平台上表面和底面的平行度。
三个电容式位移传感器构成的监测系统实现动平台姿态的监控，并将测量数据通过采集卡输送到计算机控制器进行闭环控制，从而消除动平台的位姿误差。
电容传感器两个极板的安装精度影响测量的准确性，所以在安装电容传感器时，要保证两个极板之间的距离和平行度达到安装要求，否则将影响测量的线性度和增益。
同时，三个传感器之间的夹角要确保１２０９，并且与三个压电陶瓷驱动器之间的夹角为６０。
３．４ＡＮＳＹＳ软件介绍本文基于一个通用的多用途的有限元软件包ＡＮＳＹＳ，对微定位平台进行有限元分析。
ＡＮＳＹＳ软件是由美国ＡＮＳＹＳ公司开发的，融结构、热、流体、电磁、声学于一体的大型通用有限元分析软件，应用极为广泛。
利用ＡＮＳＹＳ软件不仅图３－４点０加力５０Ｎ动平台上表面变形图图３－５点Ｉ加力５０Ｎ动平台上表面变形图图３－６点２加力５０Ｎ动平台上表面变形幽图３－７点３加力５０Ｎ动平台上表面变形图图３－８点４加力５０Ｎ动平台上表面变形Ｉ釜｜图３－９微定位平台的ｚ向刚度分布及等值线图第三章微定付平台的蹬计与有限元分析表３．１徽定位平台的固有频率模态阶数ｌ２３４５６固有频率（１ｔｚ）４４０．１７９４９０．９２９４９２．７２２７９２．３８８２３．９７８２５．５７（ａ）第一阶模态（ｃ）第三阶模态（ｅ）第五阶模态（ｂ）第二阶模态（ｄ）第四阶模态（Ｏ第六阶横态图３．１０微定位平台的振犁第五章微定位平台的实验研究５．１引言前几章利用解析法和有限元方法建立了三自由度微定位平台的模型，并研究了微定位平台的静、动态特性。
利用纳米力学测试技术研究材料力学性质的实验方法
利用纳米力学测试技术研究材料力学性质的实验方法在材料科学领域中，研究材料的力学性质是非常重要的。
力学性质的研究可以帮助我们理解材料的结构与行为之间的关系，进而指导材料设计和制备。
纳米力学测试技术作为一种非常有效的方法，广泛应用于材料力学性质的实验研究中。
一、纳米力学测试技术的原理纳米力学测试技术是一种用于测量纳米尺度下材料力学性质的方法。
它基于原子力显微镜（Atomic force microscopy，简称AFM）的原理，通过扫描材料表面，并通过探测器探测表面的微小变形，从而推断出材料的力学性质。
具体而言，纳米力学测试技术一般分为两种模式：力曲线模式和刚度映射模式。
在力曲线模式下，探测器会以非常小的力对样品表面施加压力，并测量探测器的位置随时间的变化。
通过这种方式，我们可以获取到材料的塑性变形行为。
而在刚度映射模式下，探测器会以一定的频率和振幅在样品表面进行扫描，并记录下样品表面对探测器的反馈力。
通过分析这些信号，我们可以确定材料的刚度分布情况。
二、纳米力学测试技术的应用纳米力学测试技术在材料力学性质研究中有着广泛的应用。
一方面，它可以用来研究材料的弹性变形行为。
通过探测器对样品表面施加控制力，我们可以获得材料的应力-应变曲线，从而了解其弹性行为。
另一方面，纳米力学测试技术可以用来研究材料的塑性变形行为。
通过在探测器表面施加一定的压力，并测量探测器的位移，我们可以了解材料的硬度、强度等指标，进而推断其塑性变形行为。
此外，纳米力学测试技术还可以用来研究材料的磨损性能、韧性等力学性质。
通过对材料进行刚度映射，我们可以获取到材料表面的刚度分布情况，从而推断材料的硬度分布、韧性等指标。
三、纳米力学测试技术存在的挑战与展望纳米力学测试技术作为一种强大的实验方法，已经在材料科学领域取得了非常显著的成果。
然而，它在实践中仍然面临着一些挑战。
首先，纳米力学测试技术对仪器设备要求非常高。
由于测量纳米尺度下的力学性质，所需的设备精度和灵敏度十分高，成本也比较昂贵。
磁悬浮式纳米级微动工作台的理论分析与建模研究
第２卷 第 ９ ７ 期 ２０ 年 ９ ０６ 月
Ｖ０ ． ７ Ｎｏ ９ １２ ．
Ｓｅ ｐ． ２ ６ ００
磁 悬 浮 ห้องสมุดไป่ตู้ 纳 米 级 微 动 工 作 台 的理 论 分 析 与 建 模 研 究
陈本 永 雷 勇 李延 宝 张丽 琼 王俊 茹 冯 平
（ 江理 工 大 学 纳 米 测 量 技 术 实 验 室 杭 州 ３ ０ １ ） 浙 １０ ８
仪 ．浮 三 摘 要 磁 式微 动 工 作 台 由 于运 动 平 台和 驱 动 机 构 采 用 非 接 触 式 的 磁 悬 浮 驱 动 技 术 而 易 于 实 现 大 范 围 纳 米 级 精 度 的微 运 悬
｛ ８
动 。本 文 构 建 了 一 种 新 型 的磁 悬 浮微 动 工 作 台 ， 理 论 上 对 磁 悬 浮 式 微 动 工 作 台的 运 动 机 理 进 行 了详 尽 分 析 ， 立 了磁 悬 浮 式 从 建 微 运 动 的 电 磁 驱 动 模 型 ， Ｍａｌｂ对 磁 悬 浮 式 微 动 工 作 台 的 运 动 控 制 进 行 了 仿 真 研 究 ， 果 表 明 ， 计 的磁 悬 浮 式 微 动 工 作 台 用 ｔ ａ 结 设
ｔ 能 达 到纳 米 级 的微 运 动 。本 文 的研 究 成 果 为 磁 悬 浮 式 微 动 工作 台的 设 计 及 其 控 制 提供 了 理 论 基 础 。
器
艾
关 键 词 磁 悬 浮 微 动 工 作 台 理 论 分 析
中 图 分 类 号 Ｔ ３ ． 文 献 标 识 码 Ａ Ｈ１ ３ ３
报 ＿ Ｃｈｅ ｅ ｙｏ ｇ 蚕 ｎＢ ｎ ｎ
Ｌｅ Ｙｏ ｇ Ｌｉ ｎ ａ Ｚ ａ ｇ Ｌｉｉｎ Ｗ ａ ｇＪ ｎ ｕ Ｆｅ ｇ Ｐ ｎ ｉ ｎ Ｙａ ｂ ｏ ｈ ｎ ｑｏ ｇ ｎ ｕ ｒ ｎ ｉｇ
纳米材料的微结构与力学性能研究
纳米材料的微结构与力学性能研究纳米科技是当今科技领域中最为热门的话题之一。
在纳米技术领域中，纳米材料的应用和研究是其中最为重要的领域之一。
纳米材料的微结构和力学性能是纳米技术中的两大核心问题，也是纳米技术研究中最为基础和关键的问题。
本文将深入探讨纳米材料的微结构和力学性能的研究，分析其研究现状及未来发展方向。
一、微结构研究微结构是指纳米材料的原子结晶、晶体缺陷等微观结构特征。
纳米材料具有相对的巨大比表面积和高度的晶体缺陷密度，因此，纳米材料微结构的研究对于了解纳米材料的物理、化学和力学性质至关重要。
目前，纳米粒子的微结构研究主要依靠一些专门的检测技术和手段。
例如透射电子显微镜（TEM）、扫描电子显微镜（SEM）、原子力显微镜（AFM）等。
透射电子显微镜（TEM）能够采集高分辨率的显微图像，因此，它被广泛应用于纳米结构的成像和观察中。
扫描电子显微镜（SEM）常用于表面形貌的观测和化学成分分析，同样也被广泛应用于纳米结构的研究。
原子力显微镜（AFM）是一种能够检测物质表面的超灵敏显微镜。
其可解析度高、能够直观地观察样品表面形态、成分及一些物理化学性质，特别适用于对于纳米结构形貌的表征和研究。
二、力学性能研究力学性能是指材料在力学作用下的物理性能和特征。
对于纳米材料而言，由于其尺寸和微结构的特殊性质，其力学性能具有很多特殊的独特性质。
而这些特殊的独特性质对于各种应用领域都具有很重要的意义。
目前，纳米材料力学性能研究主要依靠一些专门的机器以及技术手段。
例如拉伸试验机、压缩试验机、磨损测试机、成像拉伸机等。
拉伸试验机是常见的一种力学实验设备。
利用拉伸试验机可以测量纳米材料的拉伸性能、强度和断裂特性等。
而压缩试验机则可以检测材料的压缩强度、韧性和断裂性能等物理值。
磨损测试机则可以用来测试材料表面或者空气中磨损的情况，特别是对于高耐磨的陶瓷材料和钢材材料，磨损测试机的应用将产生很大的实用价值。
成像拉伸机，顾名思义，是一种能够在拉伸过程中实时观测纳米材料的变形、断裂等现象的精密测试设备。
纳米工作台运动控制技术的研究
上海大学硕士学位论文
的纳米定位工作台的主要技术指标：工作范围：１０ ｌ，宏动台运动速度： ０ｍｎ ３ ｍ ｌ 分辨率：１川 ，定位精度：４ｎ 伽 ｎ５ ／ ０ｍ ０ｍ，重复定位精度：３ｎ ０ｍ。
１５ ． 本课题研究的内 容 １ 对宏动系统进行研究， 主要研究基于Ｐ Ｃ控制器的控制算法在精密定位 ＭＡ 系统中的运用， 及研究宏定位系统所能达到的精度， 以 着重研究了Ｐ 十 Ｄ Ｉ 速度 ／ 加速度前馈算法在纳米定位系统中的运用与实现。 ２对微动系统进行研究， 包括压电陶瓷在纳米定位中的特性，所能达到的效
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上海大学硕士学位论文
原 创 性 声 明
本人声明：所呈交的论文是本人在导师指导下进行的研究工 作。除了文中特别加以标注和致谢的地方外，论文中不包含其他 人已发表或撰写过的研究成果。参与同一工作的其他同志对本研
Ｓｓ ｍｏ ｙｔ ｆ ｅ
ｃ ｓｄｌ ．ｔ ｉ Ｐ ｈ ａ ｆ ｕｉ ｃ ｓｄｌ Ｐ ｉ ｅｓｉ ｉ ｒ ｉ ｎ ｎ ａ ｒ ｌ ｏ ｏ ｅ ｏ ｅ ｍｏ ｓ ｇ ｌ ｅ ｏ ｒｓ ｎ ｏ ｏ ａ ｅｐ ｉ ｎ ｇＰ ｃ ｉ ａｄＭ ｏ ｔ ｎ ｅ ｓ ｏ ｏ Ｊ
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功口 速度前馈算法在纳米定位系统中的运用与实现。
２对微动系统进行研究，包括压电陶瓷在纳米定位中的特性，所能达到的效 果，以 及微动工作台在宏微两级纳米定位工作台中的作用与实现。 ３ 根据纳米工作台控制系统的实际要求，采用 Ｖ Ｂ软件编制人机界面， 达到
微纳尺度材料与结构力学行为的原位测试方法研究
微纳尺度材料与结构力学行为的原位测试方法研究引言：随着科技的不断进步，微纳尺度材料与结构力学行为的研究变得越来越重要。
微纳尺度材料具有独特的力学行为，与宏观材料存在明显差异。
因此，为了深入了解微纳尺度材料的力学行为，研究人员不断探索新的测试方法。
本文将介绍一些常用的原位测试方法，并讨论它们的应用和局限性。
一、原位拉伸测试方法原位拉伸测试方法是研究微纳尺度材料力学行为的常用方法之一。
它可以通过在显微镜下观察材料在拉伸过程中的变形行为，来获得材料的力学性能。
常见的原位拉伸测试方法包括纳米压痕法、纳米拉伸法等。
纳米压痕法是通过在材料表面施加压痕载荷，观察压痕的变形行为来获得材料的力学性能。
该方法可以直接测量材料的硬度、弹性模量等力学参数，同时还可以研究材料的塑性行为和断裂机制。
纳米拉伸法是通过在材料上施加拉伸载荷，观察材料的拉伸行为来获得材料的力学性能。
该方法可以测量材料的强度、断裂韧性等力学参数，同时还可以研究材料的断裂行为和断裂机制。
然而，原位拉伸测试方法也存在一些局限性。
由于材料的微纳尺度特性，测试过程中可能会受到环境条件的影响，例如温度、湿度等。
此外，由于测试方法的限制，有些材料的力学性能可能无法准确测量。
二、原位压缩测试方法原位压缩测试方法是研究微纳尺度材料力学行为的另一种常用方法。
与原位拉伸测试方法类似，原位压缩测试方法也可以通过观察材料在压缩过程中的变形行为来获得材料的力学性能。
常见的原位压缩测试方法包括纳米压痕法、纳米压缩法等。
纳米压痕法在原位压缩测试中同样起到重要的作用。
通过在材料表面施加压痕载荷，观察压痕的变形行为来获得材料的力学性能。
该方法可以测量材料的硬度、弹性模量等力学参数，同时还可以研究材料的塑性行为和断裂机制。
纳米压缩法是通过在材料上施加压缩载荷，观察材料的压缩行为来获得材料的力学性能。
该方法可以测量材料的强度、断裂韧性等力学参数，同时还可以研究材料的断裂行为和断裂机制。
纳米级微动工作台的研究现状及发展趋势
基金项 目： 国家 自然科学基金项 目（０ ７ １８６ ５ ５ ５ ） 浙江 省自然科 学基金青年人 才项 口（ ５ ３ ９ ） ５２５３ 、 ７０５ ， ０ Ｒ ０ １７
作者简介：雷 勇（ ９ ９一 ） 男 ， １７ ， 四川 内江人 ． 硕士研究生 ． 研究方 向为微运 动技术 。
综述， 对现有的 纳米级微 动工作 台的工作原理 、 性能特点和 可实现的运动 范 围及精 度进行 了分析 比较 ， 此基础上 。 在 对纳米级微 动工作 台的发展趋 势做 了展 望。 关键词 ： 米科技 ； 纳 磁悬浮 ；微动 工作 台 ；高精度 ；大范 围
中图分 类号 ： Ｈ１３ ３ Ｔ ３ ． 文献标识码 ： Ａ
维普资讯
第 １期
雷 勇等： 纳米级微动工作台的研究现状及发展趋势
７ ３
移器 上施 加 电压时 ， 由于 四连 杆受 力 而变形 ， 得两个 方 向的 获 微 位移 。其优 点如 上所 述 ， 可 以在单 层上 实 现 两 个 方 向的 但 微动。
最 大工作 速度 为 ４ ｍ ／ ， ０ ｍ ：定位 精度 ± ． ｍ。 ｓ ０１
１３ 滑动 导轨式微动工作台 ．
典 型的采用 两级 丝杆 驱 动滑 动导 轨实现 微 位移原 理 示 意
图 １ 单 层 — Ｙ弹性 微 动 上 作 台
图¨ 见图３ 第一级用交流 电机驱 动的丝杆 机构可 以达 ， 到 ± ． Ｔ的定位精度 ， ０５ ｌ ｌ 通过二级 制动器对第 一级位置 误 差进行 补偿 ， 可实现 ±ｌｍ 的定 位精度 。 ｎ
１２ 滚 动导轨 式微 动二 台 ． ［ 作
滚动导轨也是微动工作台中一种常见 的导轨形式 ， 它具 有行程大， 运动灵活 、 结构简单 、 工艺性好 、 容易实现较高的定 位精度的优点 ， ２为采用滚珠导轨作 为微动工作 台的支承 图 和导 向元件， 直流伺服电机传动 、 实现了对 自动分步重复光刻 机 的微定 位控制 ¨ 。该微 动 台运 动范 围为 、 向 １０ ｍ， Ｙ方 ５ｍ
大行程纳米级步进压电微动台的特性研究
ｐｉ ｚ ｌ ｃ ｒ Ｃ ｍ ｉ ｒ ｐｏｓ ｔ ｏ ｒ ｅ ｏｅ ｅ ｔ ｌ ｃ ｏ－ ｉ ｉ ｎｅ
Ｋ Ｏ ｈ ｌｈ ，Ｌ Ｎ ＹＵｃ ｉ Ｗ Ｎ Ｃ ｏ。 ｏ Ｉ 。ｈ ，Ｚ Ｏ ｉ ｏ ｇ ，Ｒ ｗａ ｇｓ ｎ ＨＡ Ｍｅ。 ｎ ＩＫ ｎ —ｏ ，ＱＩＹｏ ｇｙ ｅ ｒ ｎ —ｕ
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压电微动 台的固有 频率 数据 和振 型 ， 通过逐 步 回归分 析 并 法建立数学模 型 ， 研究压 电微动台结构设计参数 ， 分析各 因 素对 固有频率 的影 响。
（ ． ｔｔ Ｋｅ ａ ｏ ａｏｙｏ ｒｃ ｉｎＭｅｓ ｒｍｅ ｔ ｅｈ ｏｏｙａ ｄ ＩｓｒｍｅｔＴａ ｊ ｉｅｓ ｙ １ Ｓａｅ ｙＬ ｂ ｒｔｒ ｆＰ ｅｉｏ ａｕ ｅ ｎ ｃ ｎ ｌｇ ｎ ｎｔｕ ｎ ， ｉｎｉ Ｕｎｖ ｒｉ ， ｓ Ｔ ｎ ｔ
Ｔ ａｊ ０ ０ ２ Ｃ ｉａ ． ｃ ｏ ｌ ｆ ｈ ｓ ｓＫＩ Ｉ Ｕ ｎｖｒｉ ， ． ． Ｋｏｅ ） ｉｎｉ ３０ ７ 。 ｈｎ ：２ Ｓｈ ｏ ｏ ｙｉ ， Ｍ Ｌ Ｓ ＮＧ Ｕ ｉｅｓ ｙ Ｄ Ｐ Ｒ． ｒａ ｎ Ｐ ｃ ｔ
纳米级步进压电微动台结构设计与性能分析研究的开题报告
纳米级步进压电微动台结构设计与性能分析研究的开题报告一、选题背景随着现代科技的不断发展，微纳加工技术在精密制造领域中越来越得到广泛应用。
其中，压电微动台是一种重要的微特殊加工设备，具有高分辨率、快速反应、精度高等优点，广泛用于纳米级加工领域。
该设备在光学领域、生物医学领域、半导体领域等各种领域中发挥着重要作用。
因此，研究纳米级步进压电微动台的结构设计及性能分析对于完善微纳加工技术体系，推进相关领域技术进步具有重要意义。
二、选题意义在微纳加工领域中，压电微动台具有广泛的应用。
学术界已经对其结构设计和性能优化进行了广泛的研究。
但是，很少有研究专注于纳米级步进压电微动台。
由于纳米级步进压电微动台具有更高的精度和更大的位移范围，因此在纳米级加工领域中具有更广泛的应用前景。
因此，研究纳米级步进压电微动台的结构设计及性能分析对于促进微纳加工领域技术的进步，推动相关领域的发展具有重要意义。
三、研究目标本文旨在通过研究纳米级步进压电微动台的结构设计与性能分析，探讨其在微纳加工领域中的应用前景；分析压电微动台的设计参数和材料性能对系统性能的影响，优化传感器和驱动系统的设计，提高设备的性能指标以适应不同领域的加工需求。
四、研究内容1. 纳米级步进压电微动台的结构设计；2. 基于有限元模拟方法的性能分析；3. 系统性能指标评估；4. 压电微动台应用场景研究。
五、预期成果本文主要在纳米级步进压电微动台的结构设计及性能分析方面进行研究，将实现如下成果：1. 确定适宜于压电微动台的结构设计方案；2. 采用有限元模拟方法，分析微动台的性能特点并确定压电材料的适宜选择；3. 评估优化后的纳米级步进压电微动台的系统性能指标并与国际同类产品进行对比；4. 分析压电微动台在复杂环境中的应用场景。
六、研究方法本文将采用如下研究方法：1. 文献调研法：详细研究国内外关于纳米级压电微动台及相关技术的最新研究成果；2. 数值模拟法：使用COMSOL软件建立压电微动台有限元模型，分析系统的动态响应、精度和稳定性等性能指标；3. 实验方法：基于程序控制与现场实验相结合的方法，对微动台系统进行实际测试，评估其性能指标；4. 统计分析法：通过对测试数据的收集和统计分析，评估该微动台的稳定性和性能指标。
一种纳米级二维微定位工作台的设计与分析
( a) x 向受力分析 ( a) F or ce analysis alo ng x axis
( b) x 向静定结构 ( b) Determinatio n st ruc tur e alo ng x ) F or ce analy sis alo ng ( a) 二维微定位工作台 ( a) 2 DOF stag e Fig. 2 y ax is 图2
21
得到基本静定体系如图 2( d) 所示, 在基本静定体 系上分 别作用 驱动力 P y / 4、 广义 未知力 X 1 和 X 2 , 方向如图 2( d) 所示。 同理 , 由力法方程分别解得广义未知力 X 1 = 1 3 Py L 和 X 2 = P y 。此时 , 二次超静定位移求 20 20 解可等效为图 2( d) 所示外荷载作用下静定体系 的位移求解问题。利用莫尔积分式 , 可导出 C 点 沿 P y 方向上的位移
I L
铰链截面惯性矩; 铰链长度。
由式 ( 1) 分别解得 广义未 知力 X 1 = 3 P x L 20 3 和X 2 = P x 。此时, 二次超静定位移求解可等 20 效为图 2( b ) 所示外荷载作用下静定体系的位移 求解问题。利用莫尔积分式, 可导 出 C 点沿 P x 方向上的位移
x
微动工作台运动部分的质量; 微动工作台 x 方向刚度 ; 微动工作台 y 向刚度; 工作台沿 x ( y ) 方向的位移; 工作台沿 x ( y ) 方向的加速度。
Design and analysis on a 2 DOF nanopositioning stage
SUN L i ning, M A L i, RONG Wei bin, GAO Yan ( Robot Resear ch I nsti tute, H ar bi n I nst it ute of T echnol ogy , H ar bin 150001 ) Abstract: A t w o deg ree of f reedom ( 2 DOF ) flexure hing e guided mot ion nano positioning st ag e w as developed t o alig n opt ical sy st em, and t he simplif ied mo deling of the nanoposit ioning st age w as dis cussed. T he x and y dir ection st iff ness and t w o natural frequencies of t he nanoposit ioning stag e w ere deduced in t erm s o f t he t heory of st ruct ural mechanics. T heoret ical analy sis and F init e Element Anal y sis( FEA) on st at ic and dynamic behav io rs of the nanoposit ioning st age w ere perf ormed, t he compar at ive result s of t he t heor y, FEA and exper im ent s show the accuracy o f t heory m odel and the validity of FEA. F EA also indicat es t hat t he st if f ness, nat ural f requency and driving f orce w ill increase wit h decreasing hinge lengt h and increasing hinge w idt h in despit e of increasing t he maxim um st ress o f the st age. T he exper im ent al result s also sho w t hat dim ensio n mo dificat ion is available to cont rolling and opt imizing nat ural f requency, displacement , st resses, and for ce t o achieve t he desired r esponse of the nanopo sit ioning sy st em. Finally, a simple procedure to o pt imize dimensions of t he nanoposit ioning st age w as given. Key words: f lex ure hing e; nanoposit ioning stag e; F init e Elem ent Analysis( F EA)
基于AFM的微纳米结构力学特性测量
基于AFM的微纳米结构力学特性测量
朱纪军;王静;赵冰;沈耀春;顾宁
【期刊名称】《微细加工技术》
【年(卷),期】2000(000)002
【摘要】原子力显微镜(AFM)以其优异的特性不仅在微米、纳米的范围内获取图象,同时可以获取针尖与样品之间的作用力,为研究样品的力学性能提供了新思路.对AFM在力学测量上的原理和应用进行了综述,并提出基于AFM的生物样品的力学测量的新方法.
【总页数】7页(P55-61)
【作者】朱纪军;王静;赵冰;沈耀春;顾宁
【作者单位】东南大学分子与生物分子电子学开放实验室,南京,210096;东南大学分子与生物分子电子学开放实验室,南京,210096;东南大学分子与生物分子电子学开放实验室,南京,210096;东南大学分子与生物分子电子学开放实验室,南
京,210096;东南大学分子与生物分子电子学开放实验室,南京,210096
【正文语种】中文
【中图分类】TP271
【相关文献】
1.微纳米级表面微观几何形貌和粗糙度特性测量方法 [J], 李成贵;熊昌友
2.用于Raman光谱与微纳米结构同步检测的Raman-AFM系统研究 [J], 史斌;章海军;吴兰;张冬仙
3.利用AFM探针机械刻划方法加工微纳米结构 [J], 闫永达;孙涛;董申
4.利用AFM探针机械刻划方法加工微纳米结构 [J], 闫永达;孙涛;董申
5.基于着色Petri网构建AFM范式的形式化模型AFM-CPN [J], 阳王东;吴宏斌;李长云
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微小结构纳米力学理论及应用研究
微小结构纳米力学理论及应用研究随着科技的不断进步和发展，微小结构纳米力学的研究在物理学、材料学等领域中越来越重要。
微小结构纳米力学理论及应用研究是指对小于100纳米的微小结构体系的力学行为进行研究，探究微小结构的性质和行为特征，并为纳米技术的应用提供基础理论研究。
一、微小结构的力学性质分析微小结构的力学性质是微小结构纳米力学的基础，是研究微小结构行为的关键。
针对微小结构，需综合考虑表面作用、材料结构、材料参数、力学载荷等方面因素。
有关研究表明，微小结构的材料参数与宏观结构存在明显区别，如屈服强度、断裂强度等明显低于宏观材料，而弹性模量、硬度、应变硬化率等则明显高于宏观材料。
二、微小结构力学模型研究微小结构的力学行为受材料本身的微观结构和外部作用力的影响。
然而，由于微小结构的体积小、表面效应强等特点，常规力学模型已经不能很好地适用于微小结构力学行为的分析。
因此，需建立相应的微小结构力学模型。
微小结构力学模型研究包括材料力学性质、力学行为模型和微结构效应的考虑等方面。
其中，材料本身的微观结构模型（如晶格模型、原子模型等）和基于弹性理论、本构关系理论的力学模型等均在微小结构力学模型研究中扮演着重要的角色。
三、微小结构的力学测试方法研究由于微小结构体系的特殊性质，传统测试方法已经不能很好地适用于微小结构的性质测试。
因此，针对微小结构的力学测试方法也需要不断发展和完善。
微小结构的力学测试方法研究包括显微力学测试、纳米压痕测试、轮廓显微镜测试等。
这些方法可以为微小结构的力学性质研究提供重要的试验手段。
四、微小结构力学行为的应用微小结构纳米力学研究在材料学、物理学和电子学等多个领域中有着广泛的应用。
例如，微小结构的力学行为对于纳米制造技术、纳米器件设计和制备、高分子材料加工和塑性加工等方面具有重要的参考价值。
总之，微小结构纳米力学理论及应用研究是现代科技应用的重要基础。
微小结构的力学性质分析、微小结构力学模型研究、微小结构的力学测试方法研究以及微小结构力学行为的应用等方面的研究将有助于推动纳米技术的发展和应用。
纳米纤维的力学性质研究
纳米纤维的力学性质研究近年来，纳米技术的快速发展引起了广泛的关注和应用。
作为纳米技术的一个重要应用领域，纳米纤维因其独特的结构和优异的性能而备受研究者关注。
纳米纤维的力学性质研究对其应用的拓展和发展具有重要意义。
本文旨在探讨纳米纤维的力学性质，包括其力学行为、力学性能及其研究方法。
首先，纳米纤维的力学行为是研究的重点之一。
纳米纤维的力学行为受多种因素的影响，如纤维材料的种类、形状、尺寸等。
纳米纤维的力学行为可以通过拉伸实验来研究。
在拉伸实验中，可以测量纤维的力学性质，如强度、伸长率、弹性模量等。
研究发现，纳米纤维的力学性能往往超过传统纤维材料，具有较高的强度和韧性。
这种优秀的力学性能使得纳米纤维在材料科学和工程技术领域有着广泛的应用。
其次，纳米纤维的力学性能也是研究的重要内容。
纳米纤维的力学性能与其力学行为密切相关，同时还与其表面特性、晶体结构等因素有关。
纳米纤维的力学性能可以通过综合试验和计算模拟方法来研究。
综合试验包括拉伸实验、压缩实验、弯曲实验等，这些实验可以获取纳米纤维在不同力学载荷下的性能数据。
计算模拟方法可以通过模拟计算分析纳米纤维的力学性能，从而预测纳米纤维的性能和行为。
通过研究纳米纤维的力学性能，我们可以深入了解其力学特性和应变行为，为其应用提供理论基础和技术支持。
除了力学行为和力学性能的研究，纳米纤维的力学性质研究还涉及到一些新的研究方法。
近年来，随着纳米技术的发展，人们提出了一些新的研究方法来研究纳米纤维的力学性质。
例如，在原子力显微镜下进行拉伸实验，可以观察到纳米纤维的拉伸过程和断裂行为。
这种方法可以提供更高的分辨率和更详细的纳米纤维力学信息。
此外，还有一些先进的实验技术用于研究纳米纤维的力学性质，如纳米压痕、纳米缩颈等。
这些新的研究方法为纳米纤维的力学性质研究提供了更多的手段和可能性。
当前，纳米纤维的力学性质研究已取得了一系列重要的研究成果。
然而，仍存在一些待解决的问题和挑战。
模拟纳米结构实验报告(3篇)
第1篇一、实验目的1. 了解纳米结构的基本概念和特点；2. 掌握纳米结构模拟的基本方法；3. 分析模拟结果，加深对纳米结构性能的理解。
二、实验原理纳米结构是指尺寸在纳米量级（1-100nm）的微小结构，具有独特的物理、化学和生物学性质。
纳米结构模拟是一种基于计算机模拟技术的研究方法，可以模拟纳米结构的生长、性质和性能。
本实验采用分子动力学（MD）方法，模拟碳纳米管在金属基底上的动态生长过程。
通过调整金属基底的成分和取向，研究其对碳纳米管生长的影响。
三、实验材料与设备1. 实验材料：碳纳米管、金属基底（Cu、Ni、Cu-Ni合金等）；2. 实验设备：高性能计算机、分子动力学模拟软件（如LAMMPS、GROMACS等）。
四、实验步骤1. 构建模型：根据实验需求，选择合适的金属基底和碳纳米管模型。
在分子动力学模拟软件中构建模型，包括原子、键和力的参数设置。
2. 初始化模拟：设置模拟温度、压强、时间步长等参数，将系统初始化到平衡状态。
3. 模拟过程：进行分子动力学模拟，观察碳纳米管在金属基底上的生长过程，记录相关数据。
4. 数据分析：分析模拟结果，包括碳纳米管的生长速度、形态、尺寸等，研究金属基底成分和取向对碳纳米管生长的影响。
5. 结果讨论：结合相关理论和实验结果，讨论模拟结果的可靠性，分析金属基底成分和取向对碳纳米管生长的影响机制。
五、实验结果与分析1. 模拟结果：通过分子动力学模拟，观察到碳纳米管在金属基底上的动态生长过程。
模拟结果显示，金属基底的成分和取向对碳纳米管生长有显著影响。
2. 结果分析：（1）金属基底的成分：Cu和Ni等常见金属催化剂有利于碳纳米管的生长，而Cu-Ni合金等合金催化剂可以进一步提高碳纳米管的生长速度和尺寸。
（2）金属基底的取向：不同取向的金属基底对碳纳米管生长的影响不同。
例如，Cu（111）晶面有利于碳纳米管沿<110>方向生长，而Cu（100）晶面有利于碳纳米管沿<111>方向生长。
尺寸效应对微纳米结构力学行为及性质的影响研究
校址：甘肃省兰州市
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兰州大学硕士研究生学位论文
尺寸效应对微纳米结构力学行为及性质的影响研究
用于大范围纳米级压电微动台的驱动控制系统
用于大范围纳米级压电微动台的驱动控制系统
胡长德;温丽梅;幸祺
【期刊名称】《电子测量技术》
【年(卷),期】2008(31)8
【摘要】介绍了一种基于尺蠖运动原理大范围纳米级步距压电微动工作台。
根据其运动原理特点,设计完成了该压电微动台的控制系统。
在电压控制下,利用压电陶瓷的逆压电效应,通过机械装置将压电陶瓷的微小位移输出,达到精密定位的目的。
最后对该控制系统进行了性能测试。
实验表明,该控制系统所产生的三角波、方波信号纹波电压小,信号稳定,其中放大电路部分放大倍数为57,能够驱动所选用的压电陶瓷,满足微动台驱动要求。
【总页数】5页(P37-40)
【关键词】纳米级;大范围;尺蠖运动;压电陶瓷;控制系统
【作者】胡长德;温丽梅;幸祺
【作者单位】装备指挥技术学院;中国民航大学航空自动化学院航空电器系;中国卫星海上测控部
【正文语种】中文
【中图分类】TN384
【相关文献】
1.基于压电陶瓷驱动器(PZT)驱动的二维微动工作台系统及控制方法的研究 [J], 张建雄;孙宝元;王红艳
2.大行程纳米级压电微动工作台的设计与试验研究 [J], 胡长德;赵美蓉;李咏强;高娟;朱砂
3.纳米级压电微动台的设计研究 [J], 齐永岳;林玉池;张立;赵美蓉
4.大行程纳米级步进压电微动台的特性研究 [J], 权哲浩;林玉池;赵美蓉;李光鲜;齐永岳
5.一种用于压电驱动微动工作台的测控系统 [J], 吴才章;林伟;叶梅;叶虎年
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纳米材料的力学性能和电性能
请概述纳米材料的力学性能与电性能。
1）力学性能：
当材料的晶粒尺度达到纳米量级时，材料的力学性能发生很大的变化，金属材料将变强变硬，而陶瓷材料变韧和具有超塑性的特征，这种变化主要是由材料的微观结构决定的。
由于纳米材料的尺寸在100nm以下，各种限域效应引起的各种特性开始有了相当大的改变。
一粗晶粒金属为例，正常情况下金属原子之间存在移动位错，但是当金属的尺寸缩小到纳米级时，晶粒尺寸太小以至于不能产生位错，这样金属就变得相当坚硬，受挤压时产生的应力就更大这样金属就变得相当坚硬。
同样的，很多纳米陶瓷材料在高温时表现出了类似于金属的超塑性，当晶粒细化到纳米尺度时，纳米陶瓷材料和纳米增韧陶瓷材料具有很好的韧化和强化效果，因而纳米陶瓷复合材料的韧化机理的研究也引起了人们的兴趣，纳米陶瓷材料的应用也越来越广泛。
2）电性能：
纳米材料的微粒尺寸对介电常数和介电损耗有很大关系，介电常数与交变电场的频率也有密切关系。
一般来讲，纳米材料比块体材料的介电常数要大，介电常数大的材料可以应用于制造大容量电容器，或者在相同容量的情况下缩小元件体积，这对电子设备的小型化有很大作用。
同时，当颗粒达到纳米级是，它的电阻、电阻温度系数都会发生变化，良导体如银在纳米级是电阻会突然升高，失去金属的特征；而典型的绝缘体如氧化氮、二氧化硅等，当颗粒尺寸小到15-20nm时，电阻却会大大下降使它们具有导电性能。