[发明专利]一种基于原子力显微镜探针的拉伸测试方法

权利要求书

1.一种基于原子力显微镜探针的拉伸测试方法，用于测试纤维增强型复合材料的拉伸性能，其特征在于，所述方法包括以下步骤：

S1、将原子力显微镜探针固定于扫描电子显微镜原位检测装置的Z轴移动平台的顶端，并将纤维增强复合材料放置在样品放置区，将硅晶片固定于样品放置区的一侧；其中，扫描电子显微镜原位检测装置包括设置在基座上的Y轴移动平台，设置在Y轴移动平台上的X轴移动平台，及设置在基座上的Z轴移动平台，所述样品放置区设置在X轴移动平台顶端的近Z轴移动平台端；

S2、移动扫描电子显微镜原位检测装置的X轴移动平台及Y轴移动平台，将原子力显微镜探针与纤维增强复合材料接触后通过电子束照射粘接后，再移动X轴移动平台及Y轴移动平台将纤维增强复合材料中的单根材料拔出；

S3、移动扫描电子显微镜原位检测装置的X轴移动平台及Y轴移动平台，将单根材料与硅晶片触接后通过电子束照射粘接后，再启动电子显微镜的录像，并移动X轴移动平台及Y轴移动平台将单根材料拔断；

S4、根据录像中的多帧连续图像获取单根材料被拔断时原子力显微镜探针的位移，及原子力显微镜探针的弹性系数，得到单根材料的力学性能、及应力-应变曲线。

2.根据权利要求1所述基于原子力显微镜探针的拉伸测试方法，其特征在于，所述步骤S2具体包括：

S21、将扫描电子显微镜原位检测装置放置于电子显微镜的腔体中，移动X轴移动平台及Y轴移动平台直至原子力显微镜探针与纤维增强复合材料接触；

S22、通过电子束照射在原子力显微镜探针与纤维增强轴复合材料接触的接触区域，由电子束照射诱发腔体中残留碳元素沉积，将原子力显微镜探针与纤维增强复合材料粘接；

S23、以指定的第一速度及远离Z轴移动平台的方向移动X轴移动平台，直至单根材料被拔出。

3.根据权利要求2所述基于原子力显微镜探针的拉伸测试方法，其特征在于，所述步骤S3具体包括：

S31、通过移动X轴移动平台及Y轴移动平台，将单根材料与硅晶片触接；

S32、通过电子束照射在单根材料与硅晶片触接的接触区域，由电子束照射诱发腔体中残留碳元素沉积，将单根材料与硅晶片粘接；

S33、开启电子显微镜的录像，并以指定的第二速度及远离Z轴移动平台的方向移动X轴移动平台，直至单根材料被拔断。

4.根据权利要求3所述基于原子力显微镜探针的拉伸测试方法，其特征在于，所述第一速度、及所述第二速度均为0.3-0.7nm/s。

5.根据权利要求4所述基于原子力显微镜探针的拉伸测试方法，其特征在于，所述第一速度、及所述第二速度均为0.5nm/s。

6.根据权利要求2所述基于原子力显微镜探针的拉伸测试方法，其特征在于，所述步骤S22中由电子束照射诱发腔体中残留碳元素沉积，将原子力显微镜探针与纤维增强复合材料粘接时，电子束产生的工作电压为3-5kV、工作电流为2-4nA。

7.根据权利要求2所述基于原子力显微镜探针的拉伸测试方法，其特征在于，所述步骤S32中由电子束照射诱发腔体中残留碳元素沉积，将单根材料与硅晶片粘接时，电子束产生的工作电压为3-5kV、工作电流为2-4nA。

8.根据权利要求1-7任一项所述基于原子力显微镜探针的拉伸测试方法，其特征在于，所述纤维增强型复合材料包括碳纳米管及树脂复合材料，所述单根材料为碳纳米管。