一種納米發(fā)電機氧化鋅納米線扭轉性能實驗測量方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種納米發(fā)電機氧化鋅納米線扭轉性能實驗測量方法。本發(fā)明是基于原子力顯微鏡(AFM)和微細加工技術。首先，納米棒沿著硅襯底中一個小溝槽邊緣對齊，然后有一端被固定在基板上。當原子力顯微鏡針尖在接觸模式下掃描納米棒時，納米棒將在原子力顯微鏡針尖、溝邊緣的約束和固定端的綜合作用力下發(fā)生扭曲。引起變形的剪切變形和相應的力能夠通過測繪和側向力形象分別被顯示出來。通過小角度近似法，測得半徑166nm、長4μm的ZnO天然橡膠的剪切模量是8.1±1.9GPa。
【專利說明】
一種納米發(fā)電機氧化鋅納米線扭轉性能實驗測量方法 一、
技術領域
[0001] 本發(fā)明涉及一種納米發(fā)電機氧化鋅納米線扭轉性能實驗測量方法。 二、
【背景技術】
[0002] 隨著科技和材料的進步，任何對象的基礎研究，即更精確地合成并可控地實現所 希望的質量，對于材料的特性越來越重要。機械性能是最重要的基本性能，它是該材料的可 靠性的關鍵之一。由于材料的合成和器件制造已經進入納米尺度，以滿足不斷增加的行業(yè) 要求，納米材料具有新穎性，由于其量子限域和超高表面能，因此期望知道納米結構材料的 基本性質以構建塊新穎納米器件。在器件制造中要應用納米材料，它們的機械性能與傳統(tǒng) 的散裝材料顯著不同，必須有效地表現出來。納米材料的力學性能表征，不僅提高了納米材 料力學的科學認識，但還指導該裝置的設計和系統(tǒng)的魯棒性。例如，納米發(fā)電機其中機械能 轉換成電能給供電的低功率電子產品。納米結構的特征和發(fā)展，尤其是尺寸低于100納米 一直具有挑戰(zhàn)性，需要新的實驗、計算的發(fā)展、機械性能理論。在材料科學和工程領域中兩 個重要的基本的機械特性是剪切模量和彈性模量，對于納米氧化鋅線，因為復雜的測量系 統(tǒng)設置和剪切模量表征的研究很少，直接通過扭轉并記錄測量相應的力顯得更加重要。 三、

【發(fā)明內容】

[0003] 本發(fā)明的目的是提供一種納米發(fā)電機氧化鋅納米線扭轉性能實驗測量方法。
[0004] 上述發(fā)明的目的通過以下的技術方案實現：
[0005] -種納米發(fā)電機氧化鋅納米線扭轉性能實驗測量方法，其特征在于，包括如下步 驟：可
[0006] ⑷將長度為4um，半徑為166nm的氧化鋅納米線小心地放置于有小溝槽的硅基板 中，精細調整確保氧化鋅納米線軸向的邊與小溝槽的邊沿對齊，并一段固定。
[0007] (B)用原子力顯微鏡和光電探測器，原子力顯微鏡探針撥動氧化鋅納米線自由一 端，光電探測器記錄氧化鋅納米線的高度變化。
[0008] (C)通過探測器記錄數據，應用公式計算剪切模量。
[0009] 2、根據權利要求書1所述的一種納米發(fā)電機氧化鋅納米線扭轉性能實驗測量方 法，其特征是：所述的步驟（A)硅基板摩擦小，氧化鋅納米線在溝邊緣約束和固定端的約束 下可以發(fā)生單純的扭轉。
[0010] 3、根據權利要求書1所述的一種納米發(fā)電機氧化鋅納米線扭轉性能實驗測量方 法，其特征是：所述的步驟（B)由原子力顯微鏡探針與氧化鋅納米線直接接觸，撥動速度為 0. 5米/秒，可視為半靜態(tài)過程。
[0011] 4、根據權利要求書1所述的一種納米發(fā)電機氧化鋅納米線扭轉性能實驗測量方 法，其特征是：所述的步驟（C)計算方程為
[0012] 這個技術方案有以下有益效果：
[0013] I、實驗器材直接測量微納米級別材料，反映材料真實情況。
[0014] 2、計算簡單，數據直觀。
[0015] 3、精度較高，易于操作。
[0016] 4、實驗與計算結合，對于氧化鋅納米線扭轉性能的表征更全面。 四、
【附圖說明】
[0017] 圖1為本發(fā)明的一種納米發(fā)電機氧化鋅納米線扭轉性能實驗測量方法示意圖。
[0018] 圖2為本發(fā)明的一種納米發(fā)電機氧化鋅納米線扭轉性能實驗測量方法掃描線性 圖。
[0019] 圖3為本發(fā)明的一種納米發(fā)電機氧化鋅納米線扭轉性能實驗測量方法計算原理 圖。 五、
【具體實施方式】
[0020] -種納米發(fā)電機氧化鋅納米線扭轉性能實驗測量方法，其特征在于，包括如下步 驟：可
[0021] ⑷將長度為4um，半徑為166nm的氧化鋅納米線小心地放置于有小溝槽的硅基板 中，精細調整確保氧化鋅納米線軸向的邊與小溝槽的邊沿對齊，并一段固定。
[0022] (B)用原子力顯微鏡和光電探測器，原子力顯微鏡探針撥動氧化鋅納米線自由一 端，光電探測器記錄氧化鋅納米線的高度變化。
[0023] (C)通過探測器記錄數據，應用公式計算剪切模量。
【主權項】
1. 一種納米發(fā)電機氧化鋅納米線扭轉性能實驗測量方法，其特征在于，包括如下步 驟： ⑷將長度為4um，半徑為166nm的氧化鋅納米線小心地放置于有小溝槽的硅基板中， 精細調整確保氧化鋅納米線軸向的邊與小溝槽的邊沿對齊，并一段固定。 (B) 用原子力顯微鏡和光電探測器，原子力顯微鏡探針撥動氧化鋅納米線自由一端，光 電探測器記錄氧化鋅納米線的高度變化。 (C) 通過探測器記錄數據，應用公式計算剪切模量。2. 根據權利要求書1所述的一種納米發(fā)電機氧化鋅納米線扭轉性能實驗測量方法，其 特征是：所述的步驟（A)硅基板摩擦小，氧化鋅納米線在溝邊緣約束和固定端的約束下可 以發(fā)生單純的扭轉。3. 根據權利要求書1所述的一種納米發(fā)電機氧化鋅納米線扭轉性能實驗測量方法，其 特征是：所述的步驟（B)由原子力顯微鏡探針與氧化鋅納米線直接接觸，撥動速度為0. 5米 /秒，可視為半靜態(tài)過程。4. 根據權利要求書1所述的一種納米發(fā)電機氧化鋅納米線扭轉性能實驗測量方法，其 特征是：所述的步驟（C)計算方程為j
【文檔編號】G01N3/22GK105891010SQ201410795628
【公開日】2016年8月24日
【申請日】2014年12月19日
【發(fā)明人】于廣濱, 趙磊, 關彥齊, 宋野
【申請人】哈爾濱潤德偉業(yè)科技發(fā)展有限公司