CN114544876A - 一种粘弹性材料特性确定方法及系统 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种粘弹性材料特性确定方法及系统，涉及纳米操作技术领域，首先利用AFM获取粘弹性材料样品的力学特性曲线；其次利用流体流动阻力校正力学特性曲线，获得校正曲线；然后利用校正曲线确定粘弹性材料样品的表观黏度；最后利用三维Kelvin–Voigt粘弹性模型，根据表观黏度计算粘弹性材料样品的弹性模量。本发明考虑到探针在加载过程中受到流体流动阻力的影响，通过利用流体流动阻力校正所述力学特性曲线，准确计算粘弹性材料特性，进而实现准确地表征柔性材料。另外，本发明采用三维Kelvin–Voigt粘弹性模型直接计算粘弹性材料样品的弹性模量，能够快速计算粘弹性材料样品的弹性模量。
Description
技术领域
本发明涉及纳米操作技术领域，特别是涉及一种粘弹性材料特性确定方法及系统。
背景技术
粘弹性材料，如PDMS，作为柔性基底被广泛用于电子柔性器件或智能穿戴产品中。目前柔性电子产品的性能直接受到其柔性基底性能的影响，PDMS预聚体和固化剂以不同质量比混合固化后能够得到具有不同粘弹特性的材料，因此，快速准确地表征柔性材料的粘弹性性质对于调控材料配比，使柔性基底的粘弹性符合产品生产的要求有重要意义。
AFM(Atomic Force Microscope，原子力显微镜)由于其具有纳米级高分辨率、易于与光学技术结合、精准施加皮牛级别的力等优点被广泛用于样品力学特性的测量。在过去的几十年中，AFM力学表征通常侧重于基于胡克定律将生物样品简化为线弹性材料来测量杨氏模量。然而，大多数生物样品，例如细胞、水凝胶、组织等都是固有的粘弹性材料。由于软材料粘度的影响，基于线弹性模型的AFM测量的模量E在使用的加载频率不同时往往有很大差异，导致不同实验条件下得到的实验的表征结果失去可比性。
现有采用幂律流变(PLR)松弛模型或标准线性固体(SLS)模型，通过AFM力曲线(利用AFM获取的粘弹性力学特性曲线，简称AFM力曲线)计算粘弹性材料特性，但这两种随时间响应的方法采样时间长，且需要对实验曲线进行拟合计算，无法快速确定样品的粘弹性。另外，现有确定粘弹性材料特性的方法中，并未考虑流体流动阻力的影响，因此存在确定粘弹性材料特性不准确的问题。
发明内容
本发明的目的是提供一种粘弹性材料特性确定方法及系统，以实现快速准确确定粘弹性材料特性。
为实现上述目的，本发明提供了一种粘弹性材料特性确定方法，所述方法包括：
利用AFM获取粘弹性材料样品的力学特性曲线；所述力学特性曲线包括靠近曲线和撤回曲线；
利用流体流动阻力校正所述力学特性曲线，获得校正曲线；所述校正曲线包括靠近校正曲线和撤回校正曲线；
利用所述校正曲线确定粘弹性材料样品的表观黏度；
利用三维Kelvin–Voigt粘弹性模型，根据所述表观黏度计算粘弹性材料样品的弹性模量。
可选地，所述利用流体流动阻力校正所述力学特性曲线，获得校正曲线，具体包括：
根据所述力学特性曲线计算流体流动阻力；
从所述靠近曲线中减去所述流体流动阻力，获得靠近校正曲线；
将所述流体流动阻力添加至所述撤回曲线中，获得撤回校正曲线。
可选地，所述利用所述校正曲线确定粘弹性材料样品的表观黏度，具体包括：
根据所述校正曲线计算悬臂在加载-撤回过程中所做的总功；
根据所述撤回校正曲线计算表面粘附力所做的功；
将所述总功减去所述表面粘附力所做的功得到材料因粘性而损失的功，即第一损失功；
基于悬臂挠度计算材料因粘性而损失的功，即第二损失功；
根据所述第一损失功和所述第二损失功确定表观黏度。
可选地，所述根据所述第一损失功和所述第二损失功确定表观黏度，具体计算公式为：
其中，η表示表观黏度，kc表示悬臂的弹性系数，z表示压电致动器的相对位移，z0表示探针刚接触到粘弹性材料样品表面时压电致动器的相对位移，zmax表示探针下压到最大压痕深度时压电致动器的相对位移，d(app)表示靠近校正曲线对应的悬臂挠度，d(ret)表示撤回校正曲线对应的悬臂挠度，z1表示撤回过程中粘弹性材料样品刚要对探针产生粘附力时压电致动器的相对位移，d0表示探针刚接触到样品表面时的悬臂挠度，Imax表示探针下压到最深时粘弹性材料样品的最大压痕深度，I表示样品压痕深度，S(app)表示靠近(z,d)曲线的斜率，S(ret)表示撤回(z,d)曲线的斜率，靠近(z,d)曲线和撤回(z,d)曲线均是关于压电致动器的相对位移与悬臂挠度的关系曲线，θ表示探针尖端的半开角，vz表示悬臂的下降速度。
可选地，所述三维Kelvin–Voigt粘弹性模型的表达式为：
其中，E表示粘弹性材料样品的弹性模量，I(t)表示样品压痕深度，η表示表观黏度，θ表示探针尖端的半开角，F(t)表示t时刻作用在粘弹性材料样品上的作用力。
本发明还提供一种粘弹性材料特性确定系统，所述系统包括：
获取模块，用于利用AFM获取粘弹性材料样品的力学特性曲线；所述力学特性曲线包括靠近曲线和撤回曲线；
校正模块，用于利用流体流动阻力校正所述力学特性曲线，获得校正曲线；所述校正曲线包括靠近校正曲线和撤回校正曲线；
表观黏度确定模块，用于利用所述校正曲线确定粘弹性材料样品的表观黏度；
弹性模量计算模块，用于利用三维Kelvin–Voigt粘弹性模型，根据所述表观黏度计算粘弹性材料样品的弹性模量。
可选地，所述校正模块，具体包括：
流体流动阻力计算单元，用于根据所述力学特性曲线计算流体流动阻力；
靠近校正曲线确定单元，用于从所述靠近曲线中减去所述流体流动阻力，获得靠近校正曲线；
撤回校正曲线确定单元，用于将所述流体流动阻力添加至所述撤回曲线中，获得撤回校正曲线。
可选地，所述表观黏度确定模块，具体包括：
总功计算单元，用于根据所述校正曲线计算悬臂在加载-撤回过程中所做的总功；
表面粘附力做功计算单元，用于根据所述撤回校正曲线计算表面粘附力所做的功；
第一损失功计算单元，用于将所述总功减去所述表面粘附力所做的功得到材料因粘性而损失的功，即第一损失功；
第二损失功计算单元，用于基于悬臂挠度计算材料因粘性而损失的功，即第二损失功；
表观黏度计算单元，用于根据所述第一损失功和所述第二损失功确定表观黏度。
可选地，所述根据所述第一损失功和所述第二损失功确定表观黏度，具体计算公式为：
其中，η表示表观黏度，kc表示悬臂的弹性系数，z表示压电致动器的相对位移，z0表示探针刚接触到粘弹性材料样品表面时压电致动器的相对位移，zmax表示探针下压到最大压痕深度时压电致动器的相对位移，d(app)表示靠近校正曲线对应的悬臂挠度，d(ret)表示撤回校正曲线对应的悬臂挠度，z1表示撤回过程中粘弹性材料样品刚要对探针产生粘附力时压电致动器的相对位移，d0表示探针刚接触到样品表面时的悬臂挠度，Imax表示探针下压到最深时粘弹性材料样品的最大压痕深度，I表示样品压痕深度，S(app)表示靠近(z,d)曲线的斜率，S(ret)表示撤回(z,d)曲线的斜率，靠近(z,d)曲线和撤回(z,d)曲线均是关于压电致动器的相对位移与悬臂挠度的关系曲线，θ表示探针尖端的半开角，vz表示悬臂的下降速度。
可选地，所述三维Kelvin–Voigt粘弹性模型的表达式为：
其中，E表示粘弹性材料样品的弹性模量，I(t)表示样品压痕深度，η表示表观黏度，θ表示探针尖端的半开角，F(t)表示t时刻作用在粘弹性材料样品上的作用力。
根据本发明提供的具体实施例，本发明公开了以下技术效果：
本发明考虑到AFM探针在加载过程中受到流体流动阻力的影响，通过利用流体流动阻力校正所述力学特性曲线，准确计算粘弹性材料特性，进而实现准确地表征柔性材料。另外，本发明采用三维Kelvin–Voigt粘弹性模型直接计算粘弹性材料样品的弹性模量，避免了采样时长以及对实验曲线进行拟合的过程，因此能够快速计算粘弹性材料样品的弹性模量。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明粘弹性材料特性确定方法流程图；
图2为本发明去除流体动力阻力后的理想力学特性曲线示意图；
图3为本发明在校正流体流动阻力前后PDMS的力学特性曲线示意图；
图4为本发明不同加载频率下得到的PDMS的表观黏度箱型分布图示意图；
图5为本发明在不同加载频率下得到的PDMS的弹性模量箱型分布图与使用未考虑黏度的Sneddon计算模型得到的弹性模量箱型分布图对比示意图；
图6为本发明粘弹性材料特性确定系统结构图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
本发明的目的是提供一种粘弹性材料特性确定方法及系统，以实现快速确定粘弹性材料特性。
为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。
本发明材料粘弹特性是指材料同时具有流体的粘滞性及弹性，表观黏度表示粘滞性大小，弹性模量表示弹性大小，因此本发明用表观黏度和弹性模量来表示材料粘弹特性。
实施例1
如图1所示，本发明公开一种粘弹性材料特性确定方法，所述方法包括：
步骤S1：利用AFM获取粘弹性材料样品的力学特性曲线；所述力学特性曲线包括靠近曲线和撤回曲线。
步骤S2：利用流体流动阻力校正所述力学特性曲线，获得校正曲线；所述校正曲线包括靠近校正曲线和撤回校正曲线。
步骤S3：利用所述校正曲线确定粘弹性材料样品的表观黏度。
步骤S4：利用三维Kelvin–Voigt粘弹性模型，根据所述表观黏度计算粘弹性材料样品的弹性模量。
下面对各个步骤进行详细论述：
步骤S1：利用AFM获取粘弹性材料样品的力学特性曲线；所述力学特性曲线包括靠近曲线和撤回曲线；如图2所示，所述靠近曲线为AFM探针下压样品过程中加载力随压电制动器位移变化的曲线，所述撤回曲线为AFM探针从压痕最深处撤离样品过程中加载力随压电制动器位移变化的曲线，两条曲线在压痕最深点重合，所述靠近曲线和所述撤回曲线均是关于加载力与压电制动器位移关系的曲线，是在AFM的力体积(FV)模式下扫描得到，PDMS粘弹性材料样品(即试样)浇筑在培养皿底部，并置于去离子水环境中。
本发明使用Matlab中的AFMtoolbox读取力学特性曲线，并编程计算靠近曲线F(app)和撤回曲线F(ret)之间的差异，进而计算流体流动阻力。
步骤S2：利用流体流动阻力校正所述力学特性曲线，获得校正曲线；所述校正曲线包括靠近校正曲线和撤回校正曲线，具体如图3所示。本发明考虑到探针在加载过程中受到流体流动阻力的影响，通过利用流体流动阻力校正所述力学特性曲线，准确计算粘弹性材料特性，进而实现准确地表征柔性材料，如PDMS的粘弹性特性对于调控材料配比，使柔性基底的粘弹性符合产品生产的要求有重要意义。
步骤S2具体包括：
步骤S21：根据所述力学特性曲线计算流体流动阻力，具体计算公式为：
|Fdrag|＝(F(app)-F(ret))/2 (1)
其中，F(ret)表示撤回曲线，F(app)表示靠近曲线，|Fdrag|表示流体流动阻力。
步骤S22：从所述靠近曲线中减去所述流体流动阻力，获得靠近校正曲线，具体计算公式为：
其中，
表示靠近校正曲线，F(app)表示靠近曲线，|Fdrag|表示流体流动阻力。
步骤S23：将所述流体流动阻力添加至所述撤回曲线中，获得撤回校正曲线，具体计算公式为：
其中，
表示撤回校正曲线，F(ret)表示撤回曲线，|Fdrag|表示流体流动阻力。
步骤S3：利用所述校正曲线确定粘弹性材料样品的表观黏度，具体包括：
步骤S31：根据所述校正曲线计算悬臂在加载-撤回过程中所做的总功Wtotal，具体计算公式为：
其中，kc表示悬臂的弹性系数，z表示压电致动器的相对位移，z0表示探针刚接触到粘弹性材料样品表面时压电致动器的相对位移，zmax表示探针下压到最大压痕深度时压电致动器的相对位移，d(app)表示靠近校正曲线对应的悬臂挠度，d(ret)表示撤回校正曲线对应的悬臂挠度。
本发明是通过靠近校正曲线-撤回校正曲线之间的面积来计算悬臂在加载-撤回过程中所做的总功Wtotal，总功Wtotal可表示为产生弹性变形所做的功、材料因粘性而损失的功和表面粘附力所做的功之和，其中，弹性变形所做的功为0。
步骤S32：根据所述撤回校正曲线计算表面粘附力所做的功Wadhesion，具体计算公式为：
其中，d0表示探针刚接触到样品表面时的悬臂挠度，z0表示探针刚接触到粘弹性材料样品表面时压电致动器的相对位移，z1表示撤回过程中粘弹性材料样品刚要对探针产生粘附力时压电致动器的相对位移，d(ret)表示撤回校正曲线对应的悬臂挠度，z表示压电致动器的相对位移。
本发明是通过撤回校正曲线下方的面积来计算表面粘附力所做的功Wadhesion。
步骤S33：将所述总功Wtotal减去所述表面粘附力所做的功Wadhesion得到材料因粘性而损失的功Wviscosity，即第一损失功，具体计算公式为：
步骤S34：基于悬臂挠度计算材料因粘性而损失的功Wviscosity，即第二损失功，具体计算公式为：
其中，η表示表观黏度，vz表示悬臂的下降速度，θ表示探针尖端的半开角，I表示样品压痕深度，S(app)表示靠近(z,d)曲线的斜率，S(ret)表示撤回(z,d)曲线的斜率。靠近(z,d)曲线和撤回(z,d)曲线均是关于压电致动器的相对位移与悬臂挠度的关系曲线。
推导公式(7)的具体步骤包括：
根据
进行整理，因此粘性力Fv与表观黏度η的关系可以表示为：
Fv＝2ηπvztan2θI[1-S(I)] (8)
其中，Fv表示粘性力，η表示表观黏度，vz表示悬臂的下降速度，θ表示探针尖端的半开角，I表示样品压痕深度，S表示(z,d)曲线的斜率。
材料因粘性而损失的功Wviscosity的具体计算公式为：
其中，Imax表示探针下压到最深时粘弹性材料样品的最大压痕深度，Fv (app)表示靠近曲线的粘性力，Fv (ret)表示撤回曲线的粘性力，I表示粘弹性材料样品压痕深度，I＝Δz-Δd＝(z-z0)-(d-d0)，Fv表示粘性力，z表示压电致动器的相对位移，d0表示探针刚接触到粘弹性材料样品表面时的悬臂挠度，z0表示探针刚接触到粘弹性材料样品表面时压电致动器的相对位移，d是悬臂挠度。
将公式(8)代入公式(9)就可以得到公式(7)。
步骤S35：根据第一损失功和第二损失功确定表观黏度；具体地，将第一损失功(即公式(6))与第二损失功(即公式(7))建立等式关系，得到表观黏度η，具体计算公式为：
其中，η表示表观黏度，kc表示悬臂的弹性系数，z表示压电致动器的相对位移，z0表示探针刚接触到粘弹性材料样品表面时压电致动器的相对位移，zmax表示探针下压到最大压痕深度时压电致动器的相对位移，d(app)表示靠近校正曲线对应的悬臂挠度，d(ret)表示撤回校正曲线对应的悬臂挠度，z1表示撤回过程中粘弹性材料样品刚要对探针产生粘附力时压电致动器的相对位移，d0表示探针刚接触到样品表面时的悬臂挠度，Imax表示探针下压到最深时粘弹性材料样品的最大压痕深度，I表示样品压痕深度，S(app)表示靠近(z,d)曲线的斜率，S(ret)表示撤回(z,d)曲线的斜率，靠近(z,d)曲线和撤回(z,d)曲线均是关于压电致动器的相对位移与悬臂挠度的关系曲线，θ表示探针尖端的半开角，vz表示悬臂的下降速度。
不同加载频率下得到的PDMS的表观黏度箱型分布图如图4所示，使用双尾学生检验分析数据的显著性，其中P<0.05表示两组样本之间存在显著差异，用*表示，ns表示无显著差异。从图4中可以看出不同加载频率对PDMS的表观黏度影响并不明显。
步骤S4：利用三维Kelvin–Voigt粘弹性模型，根据所述表观黏度计算粘弹性材料样品的弹性模量，具体包括：
对于三维轴对称压头，三维Kelvin–Voigt粘弹性模型的表达式为：
其中，I(t)表示样品压痕深度，η表示表观黏度，θ表示探针尖端的半开角，F(t)表示t时刻作用在粘弹性材料样品上的作用力。
对公式(11)两边积分，整理得到弹性模量E的计算公式为：
其中，I(t)表示样品压痕深度，η表示表观黏度，Imax表示探针下压到最深时粘弹性材料样品的最大压痕深度，θ表示探针尖端的半开角，F(t)表示t时刻作用在粘弹性材料样品上的作用力，tmax表示时间的上限。
本发明为了撰写方便，因此有一些地方将I(t)简写为I。
不同加载频率下得到的PDMS的弹性模量箱型分布图与使用未考虑黏度的Sneddon计算模型得到的弹性模量箱型分布图对比示意图如图5所示。从图5中可以看出，Sneddon模型得到的弹性模量值随加载频率增加而增加，与之相比，使用本发明得到的弹性模量值不随加载频率增加而变化。
实施例2
如图6所示，本发明还提供一种粘弹性材料特性确定系统，所述系统包括：
获取模块601，用于利用AFM获取粘弹性材料样品的力学特性曲线；所述力学特性曲线包括靠近曲线和撤回曲线。
校正模块602，用于利用流体流动阻力校正所述力学特性曲线，获得校正曲线；所述校正曲线包括靠近校正曲线和撤回校正曲线。
表观黏度确定模块603，用于利用所述校正曲线确定粘弹性材料样品的表观黏度。
弹性模量计算模块604，用于利用三维Kelvin–Voigt粘弹性模型，根据所述表观黏度计算粘弹性材料样品的弹性模量。
作为一种可选的实施方式，本发明所述校正模块602，具体包括：
流体流动阻力计算单元，用于根据所述力学特性曲线计算流体流动阻力。
靠近校正曲线确定单元，用于从所述靠近曲线中减去所述流体流动阻力，获得靠近校正曲线。
撤回校正曲线确定单元，用于将所述流体流动阻力添加至所述撤回曲线中，获得撤回校正曲线。
作为一种可选的实施方式，本发明所述表观黏度确定模块603，具体包括：
总功计算单元，用于根据所述校正曲线计算悬臂在加载-撤回过程中所做的总功。
表面粘附力做功计算单元，用于根据所述撤回校正曲线计算表面粘附力所做的功。
第一损失功计算单元，用于将所述总功减去所述表面粘附力所做的功得到材料因粘性而损失的功，即第一损失功。
第二损失功计算单元，用于基于悬臂挠度计算材料因粘性而损失的功，即第二损失功。
表观黏度计算单元，用于根据所述第一损失功和所述第二损失功确定表观黏度。
与实施例1相同的步骤在此不再逐一论述。
本发明公开的方案具有以下优点：
1、本发明公开方案在计算过程中考虑到探针加载速率的影响，因此得到的粘弹性材料样品的表观黏度不随探针加载速率的增加而变化。
2、本发明公开方案在计算过程中考虑探针受到粘弹性材料样品的粘附力作用，以及粘弹性材料样品的黏度对其弹性模量值的影响，解决了不同加载速率下粘弹性材料样品的弹性模量值存在差异的问题。
本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。对于实施例公开的系统而言，由于其与实施例公开的方法相对应，所以描述的比较简单，相关之处参见方法部分说明即可。
本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处。综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。
Claims (10)
1.一种粘弹性材料特性确定方法，其特征在于，所述方法包括：
利用AFM获取粘弹性材料样品的力学特性曲线；所述力学特性曲线包括靠近曲线和撤回曲线；
利用流体流动阻力校正所述力学特性曲线，获得校正曲线；所述校正曲线包括靠近校正曲线和撤回校正曲线；
利用所述校正曲线确定粘弹性材料样品的表观黏度；
利用三维Kelvin–Voigt粘弹性模型，根据所述表观黏度计算粘弹性材料样品的弹性模量。
2.根据权利要求1所述的粘弹性材料特性确定方法，其特征在于，所述利用流体流动阻力校正所述力学特性曲线，获得校正曲线，具体包括：
根据所述力学特性曲线计算流体流动阻力；
从所述靠近曲线中减去所述流体流动阻力，获得靠近校正曲线；
将所述流体流动阻力添加至所述撤回曲线中，获得撤回校正曲线。
3.根据权利要求1所述的粘弹性材料特性确定方法，其特征在于，所述利用所述校正曲线确定粘弹性材料样品的表观黏度，具体包括：
根据所述校正曲线计算悬臂在加载-撤回过程中所做的总功；
根据所述撤回校正曲线计算表面粘附力所做的功；
将所述总功减去所述表面粘附力所做的功得到材料因粘性而损失的功，即第一损失功；
基于悬臂挠度计算材料因粘性而损失的功，即第二损失功；
根据所述第一损失功和所述第二损失功确定表观黏度。
4.根据权利要求3所述的粘弹性材料特性确定方法，其特征在于，所述根据所述第一损失功和所述第二损失功确定表观黏度，具体计算公式为：
其中，η表示表观黏度，kc表示悬臂的弹性系数，z表示压电致动器的相对位移，z0表示探针刚接触到粘弹性材料样品表面时压电致动器的相对位移，zmax表示探针下压到最大压痕深度时压电致动器的相对位移，d(app)表示靠近校正曲线对应的悬臂挠度，d(ret)表示撤回校正曲线对应的悬臂挠度，z1表示撤回过程中粘弹性材料样品刚要对探针产生粘附力时压电致动器的相对位移，d0表示探针刚接触到样品表面时的悬臂挠度，Imax表示探针下压到最深时粘弹性材料样品的最大压痕深度，I表示样品压痕深度，S(app)表示靠近(z,d)曲线的斜率，S(ret)表示撤回(z,d)曲线的斜率，靠近(z,d)曲线和撤回(z,d)曲线均是关于压电致动器的相对位移与悬臂挠度的关系曲线，θ表示探针尖端的半开角，vz表示悬臂的下降速度。
5.根据权利要求3所述的粘弹性材料特性确定方法，其特征在于，所述三维Kelvin–Voigt粘弹性模型的表达式为：
其中，E表示粘弹性材料样品的弹性模量，I(t)表示样品压痕深度，η表示表观黏度，θ表示探针尖端的半开角，F(t)表示t时刻作用在粘弹性材料样品上的作用力。
6.一种粘弹性材料特性确定系统，其特征在于，所述系统包括：
获取模块，用于利用AFM获取粘弹性材料样品的力学特性曲线；所述力学特性曲线包括靠近曲线和撤回曲线；
校正模块，用于利用流体流动阻力校正所述力学特性曲线，获得校正曲线；所述校正曲线包括靠近校正曲线和撤回校正曲线；
表观黏度确定模块，用于利用所述校正曲线确定粘弹性材料样品的表观黏度；
弹性模量计算模块，用于利用三维Kelvin–Voigt粘弹性模型，根据所述表观黏度计算粘弹性材料样品的弹性模量。
7.根据权利要求6所述的粘弹性材料特性确定系统，其特征在于，所述校正模块，具体包括：
流体流动阻力计算单元，用于根据所述力学特性曲线计算流体流动阻力；
靠近校正曲线确定单元，用于从所述靠近曲线中减去所述流体流动阻力，获得靠近校正曲线；
撤回校正曲线确定单元，用于将所述流体流动阻力添加至所述撤回曲线中，获得撤回校正曲线。
8.根据权利要求6所述的粘弹性材料特性确定系统，其特征在于，所述表观黏度确定模块，具体包括：
总功计算单元，用于根据所述校正曲线计算悬臂在加载-撤回过程中所做的总功；
表面粘附力做功计算单元，用于根据所述撤回校正曲线计算表面粘附力所做的功；
第一损失功计算单元，用于将所述总功减去所述表面粘附力所做的功得到材料因粘性而损失的功，即第一损失功；
第二损失功计算单元，用于基于悬臂挠度计算材料因粘性而损失的功，即第二损失功；
表观黏度计算单元，用于根据所述第一损失功和所述第二损失功确定表观黏度。
9.根据权利要求8所述的粘弹性材料特性确定系统，其特征在于，所述根据所述第一损失功和所述第二损失功确定表观黏度，具体计算公式为：
其中，η表示表观黏度，kc表示悬臂的弹性系数，z表示压电致动器的相对位移，z0表示探针刚接触到粘弹性材料样品表面时压电致动器的相对位移，zmax表示探针下压到最大压痕深度时压电致动器的相对位移，d(app)表示靠近校正曲线对应的悬臂挠度，d(ret)表示撤回校正曲线对应的悬臂挠度，z1表示撤回过程中粘弹性材料样品刚要对探针产生粘附力时压电致动器的相对位移，d0表示探针刚接触到样品表面时的悬臂挠度，Imax表示探针下压到最深时粘弹性材料样品的最大压痕深度，I表示样品压痕深度，S(app)表示靠近(z,d)曲线的斜率，S(ret)表示撤回(z,d)曲线的斜率，靠近(z,d)曲线和撤回(z,d)曲线均是关于压电致动器的相对位移与悬臂挠度的关系曲线，θ表示探针尖端的半开角，vz表示悬臂的下降速度。
10.根据权利要求8所述的粘弹性材料特性确定系统，其特征在于，所述三维Kelvin–Voigt粘弹性模型的表达式为：
其中，E表示粘弹性材料样品的弹性模量，I(t)表示样品压痕深度，η表示表观黏度，θ表示探针尖端的半开角，F(t)表示t时刻作用在粘弹性材料样品上的作用力。
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|---|---|
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