發(fā)布時(shí)間：2018-01-02 22:41

  本文關(guān)鍵詞：基于微懸臂梁彎曲法的微尺度力學(xué)特性測量技術(shù)研究　出處：《天津大學(xué)》2015年博士論文　論文類型：學(xué)位論文

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【摘要】：隨著微納技術(shù)的不斷發(fā)展,以微尺度的高性能新材料(如納米薄膜、納米管、納米線、石墨烯、黑磷等)為基礎(chǔ)的低維微結(jié)構(gòu)成為了當(dāng)今的研究熱點(diǎn)。新的微加工工藝的進(jìn)步和完善也使微機(jī)電系統(tǒng)器件得到了極大的發(fā)展和廣泛的應(yīng)用。但是,微尺度材料或器件由于其本身結(jié)構(gòu)的微小,導(dǎo)致尺度效應(yīng)的作用和影響非常大,力學(xué)特性相比常規(guī)尺寸材料或結(jié)構(gòu)發(fā)生了很大的變化。微尺度力學(xué)性能的優(yōu)良程度直接影響了設(shè)計(jì)器件的性能。對(duì)微納尺度結(jié)構(gòu)或器件力學(xué)特性的研究和高精度表征是微結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)制造和評(píng)價(jià)需要迫切解決的問題。本文研究了微懸臂梁探針微彎曲法的測量原理,分析現(xiàn)有方法的不足,設(shè)計(jì)并研制了自制的微尺度力學(xué)特性測量系統(tǒng),在系統(tǒng)中實(shí)現(xiàn)了原位標(biāo)定微懸臂梁探針彈性常數(shù)的功能;通過集成光學(xué)顯微干涉全視場高精度表面三維形貌測量模塊,提高了系統(tǒng)的測量精度,并拓展了應(yīng)用領(lǐng)域。本文完成的主要工作有:(1)詳細(xì)討論了微尺度力學(xué)特性的測量方法和原理,提出了基于微懸臂梁彎曲法的微尺度力學(xué)特性檢測方案,搭建系統(tǒng)并對(duì)其整體的性能參數(shù)進(jìn)行驗(yàn)證。(2)對(duì)微懸臂梁的法向彈性常數(shù)標(biāo)定方法進(jìn)行了討論,原位標(biāo)定了多種常用懸臂梁探針的法向彈性常數(shù),并詳細(xì)評(píng)定了不確定度。將多種方法的標(biāo)定結(jié)果進(jìn)行比對(duì),討論了每種方法的優(yōu)缺點(diǎn)和適用范圍。(3)研究了其他方法難以標(biāo)定或標(biāo)定結(jié)果不確定度較大的特殊形狀或尺寸的懸臂梁探針的法向彈性常數(shù)標(biāo)定問題,通過實(shí)驗(yàn)獲得了超短梁、超硬梁、Tipless梁的可靠彈性常數(shù)。進(jìn)一步驗(yàn)證本文標(biāo)定方法對(duì)懸臂梁的形狀尺寸硬度等參數(shù)均無特殊要求,測量范圍廣。(4)設(shè)計(jì)了新的實(shí)驗(yàn)方法對(duì)微懸臂梁探針的橫向扭轉(zhuǎn)彈性常數(shù)進(jìn)行標(biāo)定,并對(duì)標(biāo)定結(jié)果進(jìn)行分析與評(píng)價(jià)。將標(biāo)定過橫向彈性常數(shù)的懸臂梁探針應(yīng)用在精確的力學(xué)測量表征中,提高了懸臂梁橫向力檢測的可靠性。(5)將懸臂梁探針微彎曲法力加載與光學(xué)顯微干涉形貌測量相結(jié)合,研究了單軸壓縮載荷作用下銅膜/有機(jī)玻璃基底結(jié)構(gòu)上薄膜受擠壓產(chǎn)生的泡狀屈曲的力學(xué)性能以及薄膜與基底之間的界面脫粘能。
[Abstract]:In this paper , the method and principle of micro - scale mechanical properties are discussed in detail .

【學(xué)位授予單位】：天津大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號(hào)】：TH87
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本文編號(hào)：1371257