[发明专利]一种基于安培力的微纳米材料原位力学性能的测试装置及方法

摘要

本发明提供的一种基于安培力的微纳米材料原位力学性能的测试装置及方法，包括透射电子显微镜和力电耦合样品杆，其中，力电耦合样品杆置于透射电子显微镜中，在测试时，导电体和力电耦合样品杆中的导电压头串联，形成电回路，且在通电时产生安培力，所述安培力大于微纳尺度样品的静摩擦力；同时，力电耦合样品杆中的力学控制器通过导电压头向导电体施加定值载荷；本发明满足了微纳米材料的原位力学性能的测试要求；且在测试时，使得微纳米材料的原位力学性能测试试验所需的横向力可控；该装置克服了现有的微纳米材料的原位力学性能测试所存在的技术问题；同时，将整个试验置于透射电子显微镜中，可实时观察试验过程。

主权项

1.一种基于安培力的微纳米材料原位力学性能的测试装置，其特征在于：包括透射电子显微镜和力电耦合样品杆，其中，力电耦合样品杆置于透射电子显微镜中，在测试时，导电体和力电耦合样品杆中的导电压头(2)串联，形成电回路，且在通电时产生安培力；同时，力电耦合样品杆中的力学控制器通过导电压头(2)向导电体施加定值载荷。

2.根据权利要求1所述的一种基于安培力的微纳米材料原位力学性能的测试装置，其特征在于：导电体和导电压头(2)的串联电路上还串联有电流表(6)和电流控制器(7)。

3.一种基于安培力的测试装置的微纳米材料原位力学性能的测试方法，其特征在于，包括以下步骤：

第一步，将导电体通过力电耦合样品杆安装在透射电子显微镜中，且导电体与力电耦合样品杆中的导电压头(2)相接触；

第二步，将导电体和导电压头(2)电连接，形成电回路；

第三步，开始测试，力电耦合样品杆中的力学控制器通过导电压头(2)向导电体施加定值载荷；

第四步，通入线性电流，使得导电压头(2)产生安培力，且所述安培力大于微纳尺度样品(3)的静摩擦力。

4.根据权利要求3所述的一种基于安培力的微纳米材料原位力学性能的测试方法，其特征在于，当测试微纳米材料的摩擦力时，导电体为微纳尺度样品(3)。

5.根据权利要求3所述的一种基于安培力的微纳米材料原位力学性能的测试方法，其特征在于，当测试微纳米材料的摩擦力时，所述电流采用的是正弦电流。

6.根据权利要求3所述的一种基于安培力的微纳米材料原位力学性能的测试方法，其特征在于，当测试微纳米材料的塑性变形时，导电体为上细下粗的电流导针(13)；同时，微纳尺度样品(3)为悬臂梁结构，且导电压头(5)的侧面与微纳尺度样品(3)相接触。

7.根据权利要求3所述的一种基于安培力的微纳米材料原位力学性能的测试方法，其特征在于，当测试微纳米材料的塑性变形时，所述电流采用的是脉冲电流。