[发明专利]采用低维纳米材料对平面变形进行非接触测量的方法

摘要

本发明公开了一种采用低维纳米材料对平面变形进行非接触测量的方法。具体步骤包括：材料准备；系统准备；参数标定；拉曼测量；数据处理。将低维纳米材料作为传感介质，基于标定获取材料的应变传感关键参数，通过偏振显微拉曼仪器直接测量微米尺度测点的各个应变分量，或微区域内各个平面应变分量的全场分布。与目前相关技术相比，没有引入具体的低维纳米材料的拉曼偏振敏感性函数，而是从广义角度给出通用的关系式，其中包括可通过标定测出的纯敏系数来代表纳米材料偏振选择特征，从而完全脱离了对传感介质材料纯度的依赖性，使得该方法具备了广谱性和易用性。可用于微尺度力学行为的实验研究、MEMS微器件力学性能的测试等多个领域的相关应用场合。

主权项

1.采用低维纳米材料对平面变形进行非接触测量的方法，其特征是所述方法包括以下五个步骤：（1）试样准备：对被测试样表面进行抛光处理和净化处理，将作为传感介质的低维纳米材料，通过组装、或者吸附、或者杂交、或者复合、或者薄膜贴片的方式随机均匀附着在被测试样表面，并使其与被测物体具有一定的界面强度；（2）系统准备：将表面附着低维纳米材料的被测试样置于偏振显微拉曼系统的样品台上，显微镜聚焦到被测试样表面，设置偏振显微拉曼系统的各项参数：激光波长与功率、拉曼采样时长和累加次数、拉曼光谱取谱方式与曲谱范围；（3）参数标定：对于同一批制备的低维纳米材料，在给定并已知其应变状态ε_X、ε_Y和γ_XY下，采用偏振显微拉曼系统测量α、β两个不同偏振方向下的频移信息，利用以下联立方程组求解获得Ψ和Г，ΔΩ(α)=Ψ·[(1+Γcos2α)·ϵX+(1-Γcos2α)·ϵY-Γsin2α·γXY]ΔΩ(β)=Ψ·[(1+Γcos2β)·ϵX+(1-Γcos2β)·ϵY-Γsin2β·γXY]]]>其中：ε_X和ε_Y分别代表被测试样表面X、Y方向的正应变分量，γ_XY为剪应变分量，Ψ为所用低维纳米材料应变传感的灵敏系数，Г为所用低维纳米材料应变传感的纯敏系数，Ψ和Г均作为所用低维纳米材料的本征常数；（4）拉曼测量：对被测试样进行加载；选择扫描区域，确定拉曼测量扫描模式与扫描步长；调节偏振显微拉曼系统的偏振装置以控制偏振方向；取三个已知的不同偏振方向：，分别在三个偏振方向下进行拉曼扫描，采集光谱信息，确保每一采样点均获得了三个偏振方向的光谱；（5）数据处理：对所有采样点的拉曼光谱进行去噪和拟合，获得各自的频移增量；将每个采样点三个不同偏振方向及其各自对应的频移增量代入以下应变传感方程组，得出该采样点的三个平面应变分量ε_X、ε_Y和γ_XY。