NanoForce 纳米机械性能测试系统

布鲁克NanoForce 系统标配超低负荷能力、动态测试和原子力显微镜成像，并提供闭环控制以实现实验参数的优化。NanoForce 提供真正的纳米机械性能测试能力，远超一般纳米压痕技术，促进材料科学的新发现。

NanoForce 性能

NanoForce 能够提供：

• 基于AFM设计的成熟、的高性能平台
• 多种机械性能测试能力，可实现真实工况下的表征
• NanoScript™软件，实时控制实验进程
• 纳米-微尺度动态测试，提供广泛的高级应用
• 原子力显微镜，提供纳米尺度下的形貌分析

纳米技术和机械测试的结合
 

作为世界公认的原子力显微镜创新者，布鲁克以不断推出新的AFM 性能而著称。布鲁克的核心特长是在纳米尺度下工作。布鲁克宏观、微观和纳米试验机以高性能著称，是各种条件下测试材料的黄金标准。它们的性能、灵活性和可靠性使其成为世界上使用广泛的摩擦磨损试验机。

结合了AFM杰出的纳米表征能力，布鲁克的NanoForce 纳米机械性能测试系统提供的纳米机械性能测试能力。NanoForce还无缝集成了NanoLensTM 原子力模块，从而提供了前所未有的纳米机械系能测试的表征信息。

这种结合创造了一个具有前所未有能力的机械性能测试平台，既有纳米尺度研究所需的精度和准确度，又有机械性能测试所需的高灵活度和鲁棒性。

           熔融石英30秒蠕变试验结果  

             熔融石英单次加载卸载曲线

灵活的机械性能测试能力

当今世界，对材料机械性能不断深入了解的需要驱动了材料科学的进步。没有一个单一的测试可以提供所需要的全部信息。NanoForce是一个强大的工具，可以进行广泛的实验，并提供多种实验数据分析选项。
NanoForce 可进行载荷从纳牛到毫牛高达六个数量级范围的试验，获取的力和位移数据具有高准确性和高重复性，可实现各种具有挑战性的应用。
NanoForce采用电磁驱动头，极高刚度的支架和业界领先的热声隔离系统。头部组件采用音圈机构。电流通过一个安装在环形磁铁中的线圈，电流大小与施加力的大小具有直接的正比关系，带来载荷的超高JZ度。系统通过电容位移计测量位移，电容位移计与加载机构解耦，从而确保载荷和位移的精度。双片弹簧确保压头柱的稳定性，带来的静态刚性和动态一致。NanoForce内置的功能使您可以准确地设计，满足您特定应用需求的试验。

NanoScript可以利用数据记录和计算通道来实时控制试验的进展

NanoForce内置的功能使您可以准确地设计，满足您特定应用需求的试验。

                                         熔融石英恒定应变率的实验结果

的实验控制

广泛的实验设计能力和多种控制模式在纳米机械性能测试中发挥不可或缺的作用。NanoForce系统配备布鲁克专门开发的NanoScript 测量软件，支持实时试验控制，满足纳米机械性能测试的苛刻要求。

直观的NanoViewer™ 界面引导用户设计实验研究材料的纳米机械行为，而智能功能提示用户输入关键的实验参数。

NanoForce 系统和NanoScript 软件的结合可以通过控制实验参数进行下列试验：

恒定硬度

恒定位移速率
恒定和变化的应变率
压痕蠕变
设备组件的弯曲疲劳试验

NanoForce 系统可以控制负荷、位移和应变率等。苛刻的应用往往要求在实验过程中改变应变率。NanoScript 软件允许研究人员通过简单操作建立实验方案，研究应变率的灵敏度。事实上，在不同的应变率下进行一系列纳米压痕试验即可绘制应变率的灵敏度。

                                              双夹硅梁弯曲试验（30 毫米×5 毫米×0.2 毫米）加载到5 毫牛

在纳米尺度研究材料行为要求系统能够对记录或计算的数据实时响应，调整测试方案，从而寻找新发现，揭示纳米材料现象的基本信息。NanoScript实验设计软件与先进的控制器相结合，可为用户提供高质量的科研和产品开发体验。通过NanoForce，研究人员可以建立测试序列，以高达100 kHz的速度捕捉关键事件和记录数据。用户可以利用基于记录或计算数据的参数控制实验进展，而这种控制能力有利于从陶瓷断裂韧性到纳米孪晶位错金属的研究。

出色的纳米至微米尺度动态测试

纳米压痕技术是测量纳米机械属性的一个关键技术。虽然准静态纳米压痕支持利用负载位移曲线表征应力和应变关系，但是它需要大量的测试才能深入了解材料的行为。动态测试可以揭示材料刚度与深度的关系，允许复杂的分析。如果使用准静态试验，这些分析需要成千上万次的试验。

薄膜和器件研究都可受益于动态测试。抗弯强度、疲劳和断裂研究也因为动态模式而成为可能。NanoForce系统还大大简化了测试设置过程。用户只需选择测试方法，输入控制参数，就可开始测试了。

NanoForce利用电磁驱动头和解耦的电容位移计来分别测量力和位移。这提供广泛的力和位移动态范围，可进行从纳米到毫米的变形分析。本设计具有杰出的控制能力，而这种控制能力对于完成薄膜、纳米材料、MEMS和其它器件结构的实验是至关重要的。

准确地测量纳米尺度的材料行为始于正确地识别样品表面。NanoForce的动态测试模式可以帮助实现这点，只需简单的软件中选择测试模式。
动态测试模式向音圈机构发送一个电流，使压头产生振荡。压头接触到样品时，振荡力也是一个正弦信号。通过分析正弦的震荡力得
到样品的性质。因此动态模式不但可以提供材料性质的数据，还可以帮助JZ地识别样品的表面，确保计算参数的有效性。
动态测试模式提供的灵敏度和控制，足以表征极度柔软的材料，例如生物医学使用的凝胶。
灵敏的动态测试模式可用于块状样品、薄膜和器件。事实上，如果没有动态测试，将无法评估材料（如聚合物等）的时间依赖性。

NanoForce动态测试模式可以进行相移分析。这个图片显示    

   弹性样品和粘弹性样品的加载卸载曲线。      

 硅衬底上薄膜的一系列动态试验结果，显示出良好的重复性
2种材料在超过10秒恒定负荷作用下的相移：弹性材料（试
验1）和粘弹性材料（试验2）。

真正的纳米尺度形貌分析

布鲁克NanoForce系统包括NanoLens™ 模块，一个紧凑的原子力显微镜(AFM)，可提供纳米级分辨率成像。
原子力显微镜(AFM)通过测量探针和样品之间的力进行工作。虽然AFM横向分辨率相对较低(~30 nm)，但是它的垂直分辨率非常高(可达0.1nm)。探针扫描样品的一块小面积成像，测量纳米尺度的形貌、热电性能、磁性能和力等。AFM在测量样品三维形貌的同时，还能提供原位的上述性能参数。
在测试纳米机械性能时，NanoLens™ 的主要用途是提供测试前的表面图像，帮助用户确认测试位置。NanoForce具有极高的定位精度(0.1微米)，可用于定位并测试晶界和填料颗粒等的性能。测试结束后，可用NanoLens™ 获取压痕的图像和记录测试结果。

NanoForce融合了纳米机械计量和原子力显微镜的能力，可以实现材料表面的综合表征，为您提供高测试性能和完整的数据分析。

                              PMMA压痕实验(30微牛预接触数据)，500纳米间距