納米材料(微納米力學(xué))的晶界及缺陷:納米固體材料是由顆粒或晶粒尺寸為1-100nm的粒子凝聚而成的三維塊體,納米固體材料的基本構(gòu)成是納米微粒加上它們之間的界面。物理上的界面不是指一個幾何分界面,而是指一個薄層,這種分界的表面具有和它兩邊基體不同的特殊性質(zhì)。因為物體界面原子和內(nèi)部原子受到的作用力不同,它們的能量狀態(tài)就不一樣,這是一切界面現(xiàn)象存在的原因。
從納米技術(shù)的發(fā)展來看,納米測量技術(shù)的地位和作用是不容忽視的。納米加工和制造離不開納米測量。精密計量已不能適應(yīng)納米技術(shù)發(fā)展的要求,而且成為了納米技術(shù)發(fā)展的瓶頸。因此納米測量技術(shù)和測量裝置不僅是21世紀納米技術(shù)實用過程中必須關(guān)注的焦點,而且也是21世紀計量測試領(lǐng)域研究的重中之重。一般來說,一套完整的納米測量系統(tǒng)應(yīng)該由四部分組成,即探測系統(tǒng)、位移系統(tǒng)、計量系統(tǒng)和信號處理及控制系統(tǒng)。
目前納米測量系統(tǒng)的種類繁多,比較新型的主要有:掃描電鏡、共焦顯微鏡和掃描探針顯微鏡(SPM)。其中SPM可以對被測表面及近表面區(qū)域的物理特性在原子量級的水平上進行探測,位置分辨率非常高,如掃描隧道顯微鏡和原子力顯微鏡可以達到亞納米級的分辨率。
在納米測量系統(tǒng)中,被測物與探測系統(tǒng)之間一般要產(chǎn)生相對運動才能測出所需參數(shù)。位移系統(tǒng)的作用就是產(chǎn)生探針相對于樣品的掃描運動,它是整個納米探測系統(tǒng)的基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)框架,是其中最基礎(chǔ)的部分。對于小范圍位移,納米測量應(yīng)用比較多的是壓電陶瓷驅(qū)動器與基于柔性鉸鏈機構(gòu)的微動工作臺組成的位移系統(tǒng)。對于大范圍的位移,驅(qū)動器通常有直線伺服電機,直接直線驅(qū)動等,也有采用伺服電機加絲杠螺母的,導(dǎo)軌一般采用氣浮、磁浮或滑動的形式。