1.项目介绍
纳米划痕测试（Nano-Scratch Testing）是一种先进的材料表面力学性能评估技术，通过精确控制载荷和位移，在纳米尺度上模拟材料或涂层在摩擦、磨损和划伤等条件下的行为。该技术广泛应用于材料科学、薄膜涂层、生物医学、微电子等领域，为材料的硬度、结合强度、耐磨性等关键参数提供定量分析。
相比传统的宏观划痕测试，纳米划痕测试具有更高的分辨率和灵敏度，能够检测极薄涂层（如几纳米至几微米）的力学性能，因此在高端制造和科研领域具有重要价值。
2.基本原理
纳米划痕测试的核心原理是通过金刚石探针（通常为Berkovich或圆锥形压头）在样品表面施加可控的垂直载荷，同时以恒定或渐进方式水平移动，模拟划痕过程。测试过程中，系统实时监测以下参数：
①法向载荷（Normal Load）：探针施加在样品上的垂直力。
②切向力（Lateral Force）：划痕过程中产生的摩擦力。
③位移（Displacement）：探针在垂直和水平方向的运动轨迹。
3.主要应用
1. 薄膜与涂层分析
评估硬质涂层（如DLC、TiN、Al₂O₃）的附着力和耐磨性。
研究柔性涂层（如聚合物、润滑层）的力学行为。
2. 半导体与微电子
检测低介电常数（Low-k）薄膜的机械可靠性。
分析晶圆表面镀层的抗划伤性能。
3. 生物材料与医疗器械
测量人工关节涂层、牙科材料的耐磨性。
研究生物相容性薄膜的力学稳定性。
4. 能源材料
评估锂电池隔膜、固态电解质的抗穿刺能力。
分析太阳能电池薄膜的耐久性。
5. 基础科研
研究纳米复合材料的界面结合强度。
探索新型超硬材料（如金刚石、立方氮化硼）的力学性能。
4.测试项目
5.样品要求
①表面平整：粗糙度（Ra）最好小于50 nm，避免数据波动。
②尺寸适宜：通常要求样品尺寸≥10 mm × 10 mm，厚度适中（太薄易变形）。
③清洁无污染：测试前需用酒精或等离子清洗去除表面污染物。
④特殊要求：
薄膜样品需明确厚度（可通过椭偏仪或台阶仪测量）。
软材料（如聚合物）可能需要低载荷测试（<1 mN）
6.测试步骤
1） 样品准备
清洁表面，确保无灰尘、油脂等污染物。
必要时进行表面抛光或镀膜处理。
2.）仪器校准
校准探针形状和载荷传感器，确保数据准确性。
3）测试参数设置
选择载荷模式（恒定载荷/渐进载荷）。
设定划痕长度（通常100~500 μm）、速度（1~10 μm/s）和最大载荷（0.1~500 mN）。
4）执行划痕测试
探针接触样品表面，按设定参数进行划痕。
同步记录载荷、位移和摩擦力数据。
5）形貌分析
使用光学显微镜、SEM或AFM观察划痕形貌，判断失效模式（如剥落、裂纹）。
6）数据处理
计算临界载荷、摩擦系数等关键参数，生成测试报告。
7.常见问题
Q1：纳米划痕测试和宏观划痕测试有什么区别？
分辨率不同：纳米划痕测试载荷范围通常在0.1~500 mN，划痕深度在纳米级，适合薄膜和超薄涂层；宏观划痕测试载荷可达几十牛顿，适用于较厚涂层或块体材料。
应用场景不同：纳米划痕用于精密材料（如半导体薄膜、生物涂层），宏观划痕更适用于工程材料（如汽车漆、硬质合金）。
Q2：如何判断涂层是否失效？临界载荷（Lc）怎么确定？
失效标志：通过摩擦力突变、声发射信号或显微镜观察（如涂层剥落、裂纹）。
Lc确定方法：通常以摩擦力曲线第一个显著峰值或形貌突变的载荷作为临界载荷。
Q3：样品表面粗糙度对测试结果有什么影响？
粗糙表面问题：会导致划痕深度波动大、临界载荷判断困难。
解决方案：样品需抛光至Ra＜50 nm，或通过多次测试取平均值。
Q4：测试时探针磨损怎么办？如何延长探针寿命？
测试超硬材料（如金刚石）后及时检查探针；
对硬材料采用低载荷、减少划痕次数；
定期用标准样品校准探针形状。
Q5：软材料（如聚合物、水凝胶）测试需要注意什么？
使用更小的载荷（如0.1~1 mN）；
降低划痕速度（1~2 μm/s）；
测试前保持环境湿度稳定，避免样品脱水或吸湿。
8. 测试周期
① 常规样品平均测试周期：到样1~3天，无需加急。
② 特殊样品：以协商周期为准。
9.测试价格
完成之后根据科研检测服务人员提供的账号进入订单系统：http://customer.sainanecv.com
实时查询订单状态、数据下载、报销资料下载、争议数据复测等。
服务微信：SNCS-666
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