【摘要】 有研究者通过原位纳米压痕/划痕技术测试了陶瓷支撑的PDMS复合膜的机械性能和界面粘附性能。

有研究者通过原位纳米压痕/划痕技术测试了陶瓷支撑的PDMS复合膜的机械性能和界面粘附性能。结果表明，陶瓷基体强化了复合膜的机械强度，PDMS陶瓷过渡层促进了复合膜中PDMS层的弹性恢复。通过将PDMS层厚度增加到3-14um的合适范围内,复合膜的粘附力可以从10mN显着提高到50mN以上，如图四所示。他们认为所提出的纳米压痕/划痕技术可以用作表征和优化复合膜的机械性能和界面粘附性能的通用方法。还有研究者结合声学与纳米压痕技术检测了硅衬底上类金刚石薄膜的断裂行为和韧性，AFM观测到类金刚石薄膜上随着载荷的增加裂纹的萌生及扩展如图五所示。立方角压头压入薄膜中产生的径向裂纹随着压痕载荷的增加而扩展并成长为通道裂纹。发现裂纹长度是压痕载荷和膜中残余应力的符号和大小的函数，其中拉伸应力促进裂纹扩展。从径向裂缝到通道裂缝的转变过程，原位声学传感器的结果显示释放的声能与总裂纹长度之间具有相关性。最后，利用从释放的声能测量的数据建立薄膜的断裂韧性表达式，与标准的非声学方法非常吻合。

 

图四 活性层厚度对PDMS复合膜临界负载的影响

 

图五 类金刚石薄膜上随着载荷的增加裂纹的萌生及扩展的AFM图

 

从提出至今，纳米压痕技术作为一种在微纳尺度测试材料性能的检测技术取

 

得了长足的发展，在材料科学、化学、生物等众多领域具有广泛的运用。在压痕测试过程中，压头压入试件表面会使表面产生变形，压头脱离后，试件表面会留下塑性变形产生的压痕。所以，纳米压痕测试并不是无损检测，压痕改变了试件表面的形貌。这种对表面形貌的改变也可以认为是一种加工，从而将纳米压痕技术看作一种加工技术。

 

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