CN105300794B - 纳米纤维并行拉伸测试系统和方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种纳米纤维并行拉伸测试系统和方法。本系统包括电子显微镜连接并行拉伸测试系统；所述并行拉伸测试系统对纳米纤维进行拾取和并行拉伸操作，通过控制各环节影响因素的误差范围，利用数据的采集处理和计算，获取纳米纤维误差可控的杨氏模量。本发明的方法是首先对纳米纤维进行操作，包括研究对象固定，大视场搜索，感兴趣区域定位，纳米纤维拾取，探针并行拉伸操作；然后利用电子显微镜和微力传感器采集分析数据，通过数据的计算分析，获取误差范围可控的杨氏模量。本发明的实施例主要用于获取纳米纤维的杨氏模量，利用并行拉伸测试系统操作纳米纤维，通过控制各环节影响因素的误差大小获取纳米纤维的可控杨氏模量。
Description
技术领域
本发明公开了一种纳米纤维并行拉伸测试系统和方法，涉及微纳米技术，微纳米操作领域。
背景技术
半导体纳米纤维材料具有独特的物理化学性能，在电子器件、光器件等方面具有潜在的应用优势。对纳米纤维特性进行研究，特别是杨氏模量的测定，对于块相材料的宏观机械性能具有一定的指导意义和参考价值，特别是新合成的块状力学性能未知的材料。探索纳米纤维特性的研究方法，对于促进材料表征方法和实验手段地不断发展具有重要的推动作用。
目前，对纳米纤维的杨氏模量进行测定的方法有很多，主要是逐一对多根纳米纤维进行测量，多次实验数据获得杨氏模量的大小。但是，由于纳米纤维制备方法、装置和参数的差异导致了纳米纤维的实际形态各异，具体表现在直径、均匀程度和长度等方面。在多次随机测量的过程中，每次选择的纳米纤维存在结构参数不一，导致测得的杨氏模量偏差较大，影响因素不可控，随机性较大，实验结果不可预料，且实验装置和方法较复杂。
发明内容
为了克服上述现有技术的不足，本发明提供了一种纳米纤维并行拉伸测试系统和方法，解决了现有实验系统和方法获取杨氏模量存在误差较大及误差不可控的问题。
为了达到上述目的，本发明的构思是：采用并行拉伸测试系统对纳米纤维进行拾取和并行拉伸操作，通过控制各环节影响因素的误差范围，利用数据的采集处理和计算，获取纳米纤维误差可控的杨氏模量。
本发明的纳米纤维并行拉伸测试系统，包括：
(1)利用电子显微镜优秀的成像能力为并行拉伸测试系统提供图像数据和操作依据；
(2)并行拉伸测试系统，包括工作台、闭环快速进给机构、闭环精进给机构、柔性探针组、刚性探针组、纳米纤维培养皿、样品工作台；所述闭环快速进给机构安装在工作台上，闭环精进给机构安装在闭环快速进给机构上；所述柔性探针组和刚性探针组分别安装在两侧的闭环精进给机构上；所述纳米纤维培养皿固定在样品工作台上。
根据上述发明构思，本发明采用下述技术方案：
一种纳米纤维并行拉伸测试系统，包括电子显微镜连接并行拉伸测试系统，其特征在于：所述电子显微镜利用其优秀的成像能力为并行拉伸测试系统提供图像数据和操作依据；所述并行拉伸测试系统包括工作台、两个闭环快速进给机构、两个闭环精进给机构、柔性探针组、刚性探针组、纳米纤维培养皿、样品工作台；所述两个闭环快速进给机构分别安装在工作台左右边上，两个闭环精进给机构分别安装在两个闭环快速进给机构上；所述柔性探针组和刚性探针组分别安装在两侧的闭环精进给机构上；所述纳米纤维培养皿固定在样品工作台上。所述纳米纤维并行拉伸测试系统对纳米纤维进行拾取和并行拉伸操作，通过控制各环节影响因素的误差范围，利用数据的采集处理和计算，获取纳米纤维误差可控的杨氏模量。
一种纳米纤维并行拉伸测试方法，其特征在于，操作步骤如下：
步骤1：研究对象固定：将纳米纤维培养皿固定在样品工作台上，推样品工作台至电子显微镜腔室内进行后续工作；
步骤2：大视场搜索：利用电子显微镜的大视场搜索能力确定样品工作台上纳米纤维的位置，将研究对象调焦至清晰可见；
步骤3：感兴趣区域定位：调整操作手柄移动样品工作台确定研究对象上感兴趣的区域，提高放大倍数聚焦定位至感兴趣的纳米纤维；
步骤4：纳米纤维拾取：根据全局位置坐标标定出感兴趣区域，利用并行拉伸系统实现柔性探针组在x，y，z三个方向上的移动，由闭环快速进给机构达到平面的x，y方向坐标，再由闭环精进给机构实现平面的z方向坐标，柔性探针组移动至感兴趣区域后进行纳米纤维的拾取操作；
步骤5：探针并行拉伸操作：将拾取到纳米纤维的柔性探针组沿z轴升至给定位置，调整探针位姿使其与(x，y)平面平行；刚性探针组将纳米纤维组的自由悬浮端固定在其探针头部，此时纳米纤维的误差范围可控的初始长度确定；沿纳米纤维轴线方向，将柔性探针组移动而进行并行拉伸操作，至此，完成了纳米纤维的并行拉伸操作；
步骤6：数据采集和处理：利用柔性探针组上的力传感器获取该组纳米纤维的力大小，获取误差范围可控的力值；通过电子显微镜获取纳米纤维拉伸后误差可控的平均直径和纳米纤维长度；
步骤7：数据库计算分析：通过控制各环节中影响因素的误差范围，对纳米纤维拉伸后获取的力值，平均直径，伸长量数据进行分析计算；
步骤8：利用并行拉伸测试系统控制各参数的误差影响，通过计算分析各有效数据，获取纳米纤维误差可控的杨氏模量。
所述步骤2中确定感兴趣区域所遵循的原则是：选择给定长度具有自由悬浮端的纳米纤维，且纳米纤维间不存在交叉，无污染物。
所述步骤3中定位感兴趣纳米纤维的方法是：利用电子显微镜优秀的成像功能，找出一组平均直径在合理偏差范围内波动的纳米纤维，通过控制平均直径的偏差范围定位感兴趣的纳米纤维。
所述的纳米纤维平均直径，对于任一组纳米纤维的平均直径大小按如下方式进行计算：其中dmax、dmin分别表示单根纳米纤维感兴趣段的最大、最小直径，表示平均直径。
所述的纳米纤维平均直径在一定偏差范围内波动，对于选中的一组感兴趣纳米纤维，平均直径的合理偏差范围按如下方式进行计算：其中表示平均直径的偏差大小，分别表示一组纳米纤维内任意两根纳米纤维的平均直径。
所述步骤4中快速进给机构闭环反馈的判定方法按如下方式进行：当z0为定值，驱动快速进给机构将柔性探针组选定端部移动到预设位置(x1，y1，z0)时，通过判定limVx＝lim(xr-xi)＝0，limVy＝lim(yr-yi)＝0，若不满足，则根据Vx，Vy驱动机构进行位置伺服补偿，其中，Vx，Vy分别表示x，y方向上柔性探针组选定端部实际位置和图像成像位置的差值，xr，xi分别表示x方向上柔性探针组选定端部实际位置和图像成像位置，yr，yi分别表示y方向上柔性探针组选定端部实际位置和图像成像位置。
所述步骤4中精进给机构闭环反馈的判定方法按如下方式进行：当x1，y1为定值，驱动精进给机构将柔性探针组选定端部移动到预设位置(x1，y1，z1)时，通过判定limVz＝lim(zr-zi)＝0，若不满足，则根据Vz驱动机构进行位置伺服补偿，其中，Vz表示z方向上柔性探针组选定端部实际位置和预设位置的差值，zr，zi分别表示z方向上柔性探针组选定端部实际位置和预设位置。
所述步骤5中确定误差范围可控的纳米纤维的初始长度按如下方式进行：limVLi＝(Li1-Li2)＝min(VLi)，其中Li1，Li2分别表示拉伸前任两个探针端部间的纳米纤维长度，VLi表示纳米纤维初始长度的误差大小。
所述步骤5中沿纳米纤维轴向方向进行并行拉伸操作满足以下要求：两边探针和纳米纤维均平行于(x，y)平面，且三者处于一条直线上。
所述步骤6中获取误差可控的力值按以下方式进行：limVF＝(Fsi-Fsj)＝min(VF)，其中，Fsi，Fsj分别表示任两个纳米纤维所受拉力大小，VF表示外力差值。
所述步骤6中获取纳米纤维拉伸后误差可控的平均直径的方法是：利用电子显微镜获取5组拉伸后纳米纤维的各横截面直径ds，所述各横截面的间距为拉伸后纳米纤维长度的1/20倍；对5组纳米纤维的各横截面直径数据分别求平均值，确定出拉伸后各组纳米纤维的平均直径；获取纳米纤维拉伸后误差可控的平均直径按如下方式进行：其中表示拉伸后任两个纳米纤维平均直径差值，分别表示拉伸后任两个纳米纤维平均直径。
所述确定拉伸后各组纳米纤维的平均直径按如下方式进行计算：其中表示5组纳米纤维中的任一组， 分别表示任一组纳米纤维的各横截面直径。
所述步骤6中获取拉伸后误差可控的纳米纤维长度按如下方式进行：limVLs＝(Ls1-Ls2)＝min(VLs)，其中Ls1，Ls2分别表示拉伸后任两个探针端部间的纳米纤维长度，VLs表示纳米纤维拉伸后长度的误差大小。
所述步骤7中获取纳米纤维拉伸后误差范围可控的伸长量按以下方式进行：limVL＝lim(VLsi1-VLsi2)＝minVL，其中VLsi1，VLsi2表示任两个纳米纤维拉伸后与拉伸前的伸长量，VL表示任两个伸长量的偏差值。
所述步骤8中纳米纤维误差可控的杨氏模量按以下方式进行计算：其中Fs，VLsi，ds分别表示纳米纤维在可控误差范围的力值，伸长量，平均直径，Li表示纳米纤维拉伸前误差范围可控的初始长度。
本发明与现有技术相比，具有如下显而易见的突出实质性特点和显著优点：本发明利用并行拉伸测试系统对纳米纤维进行拉伸操作，每个环节均控制各影响因素的误差范围，能预测纳米纤维杨氏模量的波动范围，获取误差可控的杨氏模量。
附图说明
图1为本发明的纳米纤维并行拉伸测试方法流程框图。
图2为纳米纤维并行拉伸测试系统结构示意图。
图3为探针并行拉伸纳米纤维示意图。
图4为并行拉伸操作后任一纳米纤维各横截面直径示意图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明中的优选实施例进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明的一部分实施例。
实施例一：
参见图1和图2，本纳米纤维并行拉伸测试系统，包括电子显微镜连接并行拉伸测试系统，其特征在于：所述电子显微镜利用其优秀的成像能力为并行拉伸测试系统提供图像数据和操作依据；所述并行拉伸测试系统包括工作台(7)、两个闭环快速进给机构(6)、两个闭环精进给机构(1)、柔性探针组(2)、刚性探针组(5)、纳米纤维培养皿(4)、样品工作台(3)；所述两个闭环快速进给机构(6)分别安装在工作台(7)左右边上，两个闭环精进给机构(1)分别安装在两个闭环快速进给机构(6)上；所述柔性探针组(2)和刚性探针组(5)分别安装在左右两侧的闭环精进给机构(1)上；所述纳米纤维培养皿(4)固定在样品工作台(3)中央上；所述纳米纤维并行拉伸测试系统对纳米纤维进行拾取和并行拉伸操作。
实施例二：
参见图1，图3和图4，本纳米纤维并行拉伸测试方法，采用上述系统进行并行拉伸测试，操作步骤如下：
步骤1：研究对象固定：将纳米纤维培养皿(4)固定在样品工作台(3)上，推样品工作台(3)至电子显微镜腔室内进行后续工作；
步骤2：大视场搜索：利用电子显微镜的大视场搜索能力确定样品工作台(3)上纳米纤维的位置，将研究对象调焦至清晰可见；
步骤3：感兴趣区域定位：移动样品工作台(3)确定研究对象上感兴趣的区域，提高放大倍数聚焦定位至感兴趣的纳米纤维；
步骤4：纳米纤维拾取：根据全局位置坐标标定出感兴趣区域，利用并行拉伸系统实现柔性探针组(2)在x，y，z三个方向上的移动，由闭环快速进给机构(6)达到平面的x，y方向坐标，再由闭环精进给机构(1)实现平面的z方向坐标，柔性探针组(2)移动至感兴趣区域后进行纳米纤维的拾取操作；
步骤5：探针并行拉伸操作：将拾取到纳米纤维的柔性探针组(2)沿z轴升至给定位置，调整探针位姿使其与(x，y)平面平行；刚性探针组(5)将纳米纤维组的自由悬浮端固定在其探针头部，此时纳米纤维的误差范围可控的初始长度确定；沿纳米纤维轴线方向，将柔性探针组(2)移动而进行并行拉伸操作，至此，完成了纳米纤维的并行拉伸操作；
步骤6：数据采集和处理：利用柔性探针组(2)上的力传感器获取该组纳米纤维的力大小，获取误差范围可控的力值；通过电子显微镜获取纳米纤维拉伸后误差可控的平均直径和纳米纤维长度；
步骤7：数据库计算分析：通过控制各环节中影响因素的误差范围，对纳米纤维拉伸后获取的力值，平均直径，伸长量数据进行分析计算；
步骤8：利用并行拉伸测试系统控制各参数的误差影响，通过计算分析各有效数据，获取纳米纤维误差可控的杨氏模量。
所述步骤2中确定感兴趣区域所遵循的原则是：选择给定长度具有自由悬浮端的纳米纤维，且纳米纤维间不存在交叉，无污染物。
所述步骤3中定位感兴趣纳米纤维的方法是：利用电子显微镜优秀的成像功能，找出一组平均直径在合理偏差范围内波动的纳米纤维，通过控制平均直径的偏差范围定位感兴趣的纳米纤维。
所述的纳米纤维平均直径，对于任一组纳米纤维的平均直径大小按如下方式进行计算：其中dmax、dmin分别表示单根纳米纤维感兴趣段的最大、最小直径，表示平均直径。
所述的纳米纤维平均直径在一定偏差范围内波动，对于选中的一组感兴趣纳米纤维，平均直径的合理偏差范围按如下方式进行计算：其中表示平均直径的偏差大小，分别表示一组纳米纤维内任意两根纳米纤维的平均直径。
所述步骤4中快速进给机构闭环反馈的判定方法按如下方式进行：当z0为定值，驱动快速进给机构将柔性探针组选定端部移动到预设位置(x1，y1，z0)时，通过判定limVx＝lim(xr-xi)＝0，limVy＝lim(yr-yi)＝0，若不满足，则根据Vx，Vy驱动机构进行位置伺服补偿，其中，Vx，Vy分别表示x，y方向上柔性探针组选定端部实际位置和图像成像位置的差值，xr，xi分别表示x方向上柔性探针组选定端部实际位置和图像成像位置，yr，yi分别表示y方向上柔性探针组选定端部实际位置和图像成像位置。
所述步骤4中精进给机构闭环反馈的判定方法按如下方式进行：当x1，y1为定值，驱动精进给机构将柔性探针组选定端部移动到预设位置(x1，y1，z1)时，通过判定limVz＝lim(zr-zi)＝0，若不满足，则根据Vz驱动机构进行位置伺服补偿，其中，Vz表示z方向上柔性探针组选定端部实际位置和预设位置的差值，zr，zi分别表示z方向上柔性探针组选定端部实际位置和预设位置。
所述步骤5中确定误差范围可控的纳米纤维的初始长度按如下方式进行：limVLi＝(Li1-Li2)＝min(VLi)，其中Li1，Li2分别表示拉伸前任两个探针端部间的纳米纤维长度，VLi表示纳米纤维初始长度的误差大小。
所述步骤5中沿纳米纤维轴向方向进行并行拉伸操作满足以下要求：两边探针和纳米纤维均平行于(x，y)平面，且三者处于一条直线上。
所述步骤6中获取误差可控的力值按以下方式进行：limVF＝(Fsi-Fsj)＝min(VF)，其中，Fsi，Fsj分别表示任两个纳米纤维所受拉力大小，VF表示外力差值。
所述步骤6中获取纳米纤维拉伸后误差可控的平均直径的方法是：利用电子显微镜获取5组拉伸后纳米纤维的各横截面直径ds，所述各横截面的间距为拉伸后纳米纤维长度的1/20倍；对5组纳米纤维的各横截面直径数据分别求平均值，确定出拉伸后各组纳米纤维的平均直径；获取纳米纤维拉伸后误差可控的平均直径按如下方式进行：其中表示拉伸后任两个纳米纤维平均直径差值，分别表示拉伸后任两个纳米纤维平均直径。
所述确定拉伸后各组纳米纤维的平均直径按如下方式进行计算： 其中表示5组纳米纤维中的任一组， 分别表示任一组纳米纤维的各横截面直径。
所述步骤6中获取拉伸后误差可控的纳米纤维长度按如下方式进行：limVLs＝(Ls1-Ls2)＝min(VLs)，其中Ls1，Ls2分别表示拉伸后任两个探针端部间的纳米纤维长度，VLs表示纳米纤维拉伸后长度的误差大小。
所述步骤7中获取纳米纤维拉伸后误差范围可控的伸长量按以下方式进行：limVL＝lim(VLsi1-VLsi2)＝minVL，其中VLsi1，VLsi2表示任两个纳米纤维拉伸后与拉伸前的伸长量，VL表示任两个伸长量的偏差值。
所述步骤8中纳米纤维误差可控的杨氏模量按以下方式进行计算：其中Fs，VLsi，ds分别表示纳米纤维在可控误差范围的力值，伸长量，平均直径，Li表示纳米纤维拉伸前误差范围可控的初始长度。至此，就完成了利用纳米纤维并行拉伸测试方法获取纳米纤维可控杨氏模量的过程。
本发明的实施例主要用于获取纳米纤维的杨氏模量，利用并行拉伸测试系统操作纳米纤维，通过控制各环节影响因素的误差大小获取纳米纤维的可控杨氏模量。
以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围不仅局限于此，任何熟悉本领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化和替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应为所述以权利要求的保护范围为准。
Claims (16)
1.一种纳米纤维并行拉伸测试系统，包括电子显微镜以及与电子显微镜连接的并行拉伸测试系统，其特征在于：所述电子显微镜利用其优秀的成像能力为并行拉伸测试系统提供图像数据和操作依据；所述并行拉伸测试系统包括工作台(7)、两个闭环快速进给机构(6)、两个闭环精进给机构(1)、柔性探针组(2)、刚性探针组(5)、纳米纤维培养皿(4)、样品工作台(3)；所述两个闭环快速进给机构(6)分别安装在工作台(7)左右边上，两个闭环精进给机构(1)分别安装在两个闭环快速进给机构(6)上；所述柔性探针组(2)和刚性探针组(5)分别安装在左右两侧的闭环精进给机构(1)上；所述纳米纤维培养皿(4)固定在样品工作台(3)中央上；所述纳米纤维并行拉伸测试系统对纳米纤维进行拾取和并行拉伸操作。
2.一种纳米纤维并行拉伸测试方法，采用根据权利要求1所述的纳米纤维并行拉伸测试系统进行操作，其特征在于操作步骤如下：
步骤1：研究对象固定：将纳米纤维培养皿(4)固定在样品工作台(3)上，推样品工作台(3)至电子显微镜腔室内进行后续工作；
步骤2：大视场搜索：利用电子显微镜的大视场搜索能力确定样品工作台(3)上纳米纤维的位置，将研究对象调焦至清晰可见；
步骤3：感兴趣区域定位：移动样品工作台(3)确定研究对象上感兴趣的区域，提高放大倍数聚焦定位至感兴趣的纳米纤维；
步骤4：纳米纤维拾取：根据全局位置坐标标定出感兴趣区域，利用并行拉伸系统实现柔性探针组(2)在x，y，z三个方向上的移动，由闭环快速进给机构(6)达到平面的x，y方向坐标，再由闭环精进给机构(1)实现平面的z方向坐标，柔性探针组(2)移动至感兴趣区域后进行纳米纤维的拾取操作；
步骤5：探针并行拉伸操作：将拾取到纳米纤维的柔性探针组(2)沿z轴升至给定位置，调整探针位姿使其与(x，y)平面平行；刚性探针组(5)将纳米纤维组的自由悬浮端固定在其探针头部，此时纳米纤维的误差范围可控的初始长度确定；沿纳米纤维轴线方向，将柔性探针组(2)移动而进行并行拉伸操作，至此，完成了纳米纤维的并行拉伸操作；
步骤6：数据采集和处理：利用柔性探针组(2)上的力传感器获取该组纳米纤维的力大小，获取误差范围可控的力值；通过电子显微镜获取纳米纤维拉伸后误差可控的平均直径和纳米纤维长度；
步骤7：数据库计算分析：通过控制各环节中影响因素的误差范围，对纳米纤维拉伸后获取的力值，平均直径，伸长量数据进行分析计算；
步骤8：利用并行拉伸测试系统控制各参数的误差影响，通过计算分析各有效数据，获取纳米纤维误差可控的杨氏模量。
3.根据权利要求2所述的纳米纤维并行拉伸测试方法，其特征在于：所述步骤2中确定感兴趣区域所遵循的原则是：选择给定长度具有自由悬浮端的纳米纤维，且纳米纤维间不存在交叉，无污染物。
4.根据权利要求2所述的纳米纤维并行拉伸测试方法，其特征在于：所述步骤3中定位感兴趣纳米纤维的方法是：利用电子显微镜优秀的成像功能，找出一组平均直径在合理偏差范围内波动的纳米纤维，通过控制平均直径的偏差范围定位感兴趣的纳米纤维。
5.根据权利要求4所述的纳米纤维并行拉伸测试方法，其特征在于：对于任一组纳米纤维的平均直径大小按如下方式进行计算：其中dmax、dmin分别表示单根纳米纤维感兴趣段的最大、最小直径，表示平均直径。
6.根据权利要求4所述的纳米纤维并行拉伸测试方法，其特征在于：对于选中的一组感兴趣纳米纤维，平均直径的合理偏差范围按如下方式进行计算：其中表示平均直径的偏差大小， 分别表示一组纳米纤维内任意两根纳米纤维的平均直径。
7.根据权利要求2所述的纳米纤维并行拉伸测试方法，其特征在于：所述步骤4中快速进给机构闭环反馈的判定方法按如下方式进行：当z0为定值，驱动快速进给机构将柔性探针组选定端部移动到预设位置(x1，y1，z0)时，通过判定limVx＝lim(xr-xi)＝0，limVy＝lim(yr-yi)＝0，若不满足，则根据Vx，Vy驱动机构进行位置伺服补偿，其中，Vx，Vy分别表示x，y方向上柔性探针组选定端部实际位置和图像成像位置的差值，xr，xi分别表示x方向上柔性探针组选定端部实际位置和图像成像位置，yr，yi分别表示y方向上柔性探针组选定端部实际位置和图像成像位置。
8.根据权利要求2所述的纳米纤维并行拉伸测试方法，其特征在于：所述步骤4中精进给机构闭环反馈的判定方法按如下方式进行：当x1，y1为定值，驱动精进给机构将柔性探针组选定端部移动到预设位置(x1，y1，z1)时，通过判定limVz＝lim(zr-zi)＝0，若不满足，则根据Vz驱动机构进行位置伺服补偿，其中，Vz表示z方向上柔性探针组选定端部实际位置和预设位置的差值，zr，zi分别表示z方向上柔性探针组选定端部实际位置和预设位置。
9.根据权利要求2所述的纳米纤维并行拉伸测试方法，其特征在于：所述步骤5中确定误差范围可控的纳米纤维的初始长度按如下方式进行：limVLi＝(Li1-Li2)＝min(VLi)，其中Li1，Li2分别表示拉伸前任两个探针端部间的纳米纤维长度，VLi表示纳米纤维初始长度的误差大小。
10.根据权利要求2所述的纳米纤维并行拉伸测试方法，其特征在于：所述步骤5中沿纳米纤维轴向方向进行并行拉伸操作满足以下要求：两边探针组和纳米纤维均平行于(x，y)平面，且三者处于一条直线上。
11.根据权利要求2所述的纳米纤维并行拉伸测试方法，其特征在于：所述步骤6中获取误差可控的力值按以下方式进行：limVF＝(Fsi-Fsj)＝min(VF)，其中，Fsi，Fsj分别表示任两个纳米纤维所受拉力大小，VF表示外力差值。
12.根据权利要求2所述的纳米纤维并行拉伸测试方法，其特征在于：所述步骤6中获取纳米纤维拉伸后误差可控的平均直径的方法是：利用电子显微镜获取5组拉伸后纳米纤维的各横截面直径ds，所述各横截面的间距为拉伸后纳米纤维长度的1/20倍；对5组纳米纤维的各横截面直径数据分别求平均值，确定出拉伸后各组纳米纤维的平均直径；获取纳米纤维拉伸后误差可控的平均直径按如下方式进行：其中表示拉伸后任两个纳米纤维平均直径差值， 分别表示拉伸后任两个纳米纤维平均直径。
13.根据权利要求12所述的纳米纤维并行拉伸测试方法，其特征在于：所述确定拉伸后各组纳米纤维的平均直径按如下方式进行计算：其中表示5组纳米纤维中的任一组， 分别表示任一组纳米纤维的各横截面直径。
14.根据权利要求2所述的纳米纤维并行拉伸测试方法，其特征在于：所述步骤6中获取拉伸后误差可控的纳米纤维长度按如下方式进行：limVLs＝(Ls1-Ls2)＝min(VLs)，其中Ls1，Ls2分别表示拉伸后任两个探针端部间的纳米纤维长度，VLs表示纳米纤维拉伸后长度的误差大小。
15.根据权利要求2所述的纳米纤维并行拉伸测试方法，其特征在于：所述步骤7中获取纳米纤维拉伸后误差范围可控的伸长量按以下方式进行：limVL＝lim(VLsi1-VLsi2)＝minVL，其中VLsi1，VLsi2表示任两个纳米纤维拉伸后与拉伸前的伸长量，VL表示任两个伸长量的偏差值。
16.根据权利要求2所述的纳米纤维并行拉伸测试方法，其特征在于：所述步骤8中纳米纤维误差可控的杨氏模量按以下方式进行计算：其中Fs，VLsi，ds分别表示纳米纤维在可控误差范围的力值，伸长量，平均直径，Li表示纳米纤维拉伸前误差范围可控的初始长度。
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| CN111721629A (zh) * | 2020-07-03 | 2020-09-29 | 中原工学院 | 一种测量纳米纤维力学性能的方法 |
Citations (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN101629885A (zh) * | 2009-07-07 | 2010-01-20 | 清华大学 | 双探针微纳米力学检测系统 |
| CN202110100U (zh) * | 2011-06-16 | 2012-01-11 | 东华大学 | 一种显微镜环境下的单纤维拉伸装置 |
| CN102539233A (zh) * | 2010-12-24 | 2012-07-04 | 中国建筑材料检验认证中心有限公司 | 一种测试纤维材料弹性模量与强度的方法和装置 |
| CN102788727A (zh) * | 2012-08-31 | 2012-11-21 | 中国科学院力学研究所 | 扫描电镜下多用途原位微尺度力学性能测试仪 |
| CN103471905A (zh) * | 2013-09-16 | 2013-12-25 | 清华大学 | 用于扫描显微环境的单轴双向微力学测量装置及测量方法 |
| CN103837408A (zh) * | 2014-03-11 | 2014-06-04 | 南京航空航天大学 | 一种碳纤维单丝拉伸强度测试装置及其测试方法 |
| CN105158073A (zh) * | 2015-09-22 | 2015-12-16 | 哈尔滨工业大学 | 一种碳纳米管端部与碳纤维表面接枝强度的测量方法 |
Family Cites Families (2)
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|---|---|---|---|---|
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN101629885A (zh) * | 2009-07-07 | 2010-01-20 | 清华大学 | 双探针微纳米力学检测系统 |
| CN102539233A (zh) * | 2010-12-24 | 2012-07-04 | 中国建筑材料检验认证中心有限公司 | 一种测试纤维材料弹性模量与强度的方法和装置 |
| CN202110100U (zh) * | 2011-06-16 | 2012-01-11 | 东华大学 | 一种显微镜环境下的单纤维拉伸装置 |
| CN102788727A (zh) * | 2012-08-31 | 2012-11-21 | 中国科学院力学研究所 | 扫描电镜下多用途原位微尺度力学性能测试仪 |
| CN103471905A (zh) * | 2013-09-16 | 2013-12-25 | 清华大学 | 用于扫描显微环境的单轴双向微力学测量装置及测量方法 |
| CN103837408A (zh) * | 2014-03-11 | 2014-06-04 | 南京航空航天大学 | 一种碳纤维单丝拉伸强度测试装置及其测试方法 |
| CN105158073A (zh) * | 2015-09-22 | 2015-12-16 | 哈尔滨工业大学 | 一种碳纳米管端部与碳纤维表面接枝强度的测量方法 |
Non-Patent Citations (4)
| Title |
|---|
| In situ tensile testing of nanofibers by combining atomic force microscopy and scanning electron microscopy;Fei Hang et al.;《Nanotechnology》;20110816;第22卷;365708(8pp) * |
| micro- and nanoscale tensile testing of materials;D.S.Gianola and C.Eberl;《JOM》;20090331;第61卷(第3期);24-35 * |
| 一维纳米结构的拉伸力学测试;金钦华 等;《微纳电子技术》;20080430;第45卷(第4期);235-239,244 * |
| 微拉伸系统设计及其在薄膜与纤维材料力学检测中的应用;吴文旺;《中国优秀硕士学位论文全文数据库 工程科技I辑》;20090915(第09期);B020-2 * |
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