[发明专利]基于仿生压电驱动原位纳米压痕/刻划测试装置

摘要

本发明涉及一种基于仿生压电驱动原位纳米压痕/刻划测试装置，属于机电一体化精密仪器领域。由精密驱动单元、信号检测及控制单元、装夹单元、连接单元及支撑单元组成，所述精密驱动单元由两组仿生压电驱动机构提供动力，信号检测及控制单元由精密光栅尺、精密压力传感器组成，装夹单元、连接单元及支撑单元包括放置被测试件的载物台、65Mn钢制压电驱动机构轨道和基座等。优点在于：驱动单元设计巧妙，装置结构紧凑，可与扫描电子显微镜等兼容，在其原位监测下进行包括原位纳米压痕、原位刻划在内的两种力学测试试验，为揭示材料在微纳米尺度下的力学特性和损伤机制提供了有效手段。

主权项

一种基于仿生压电驱动原位纳米压痕/刻划测试装置，其特征在于：包括精密驱动单元、信号检测及控制单元、装夹单元、连接单元及支撑单元，精密驱动单元、信号检测及控制单元通过装夹单元、连接单元安装在支撑单元上；所述精密驱动单元是：压电叠堆A、B、C（18、19、20）通过竖直柔性铰链（29）驱动竖直方向动子（3），压电叠堆D~I（21~26）通过水平柔性铰链（28）驱动水平方向动子（8），其中，竖直方向动子（3）与连接板（4）刚性连接，并与竖直方向定子（2）间隙配合实现竖直方向上的直线驱动，完成金刚石压头（11）对被测试件（27）的压入压出操作，将压电叠堆A（18）和压电叠堆C（20）的驱动电源相互对换即可实现压入压出操作的相互转化；水平方向动子（8）与水平方向定子（7）所组成的轨道呈间隙配合，实现水平方向上的直线驱动，进而完成被测试件的进给与退出操作，将压电叠堆E、F（22、23）和压电叠堆D、G（21、24）的驱动电源相互对换即可实现水平方向上被测试件的进给与退出操作的相互转化；通过调整驱动电压大小即可实现驱动部分的粗调与微调的转换；连接板（4）通过压紧螺母与金刚石压头（11）刚性连接，静止平衡螺母（12）保证装置在非工作状态的时候竖直方向动子（3）不下落。