Наноиндентор

      Из главы “Нанохимия и наноматериалы” нам известно, что абсолютное большинство веществ в наноформе значительно отличаются по химическим свойствам от своего макроскопи-ческого состояния, в частности, изменяется их каталитическая активность. Это объясняется тем, что удельная площадь поверхности (доля поверхностных атомов) у нанообъектов значительно выше, чем у веществ в обычном состоянии.

      То же самое справедливо и для механических свойств (твердости, пластичности, упругости и т.п.). Результаты практических опытов показали, что, абсолютное большинство материалов в субмикронных масштабах ведут себя как предельно прочные, подобные алмазу, даже если в обычном состоянии являются мягкими материалами (как, например, пластилин). Другими слова-ми, в условиях наноконтакта твердость материала может во много раз превышать его макроско-пическую твердость. Особенно сильно это проявляется в областях с характерными размерами менее 100 нм. Наглядной моделью этого поразительного, на первый взгляд, процесса может служить пружина: гораздо легче сжать металлическую пружину, чем сам материал, из которого она состоит.

Рис 141. Схема работы наноиндентора

      Для исследования механических свойств различных материалов в нанометровом диапазоне

широко применяется специальный метод определения микротвердости вещества наноиндентирование (от англ. “indent”-выдалбливать, образовывать выемку).

      Наноиндентирование осно_вано исключительно на механическом воздействии на исследуемую поверхность и не требует визуализации ее рельефа. Метод очень прост и заключается в прецизионном погружении зонда в поверхность образца на глубину нескольких нм и непрерывной регистрации прилагаемого усилия.

Рис 142. Принцип действия

наноиндентора.(P_нагрузка на индентор; h_вертикальное смещение индентора; t_время; длительность цикла нагружения;)

      Наноиндентирование осно_вано исключительно на механическом воздействии на исследуемую поверхность и не требует визуализации ее рельефа. Метод очень прост и заключается в прецизионном погружении зонда в поверхность образца на глубину нескольких нм и непрерывной регистрации прилагаемого усилия.

      Затем по этим данным строится диаграмма “сила давления-глубина погружения”, из которой можно извлечь десятки параметров, характеризующих материал на нанометровом уровне!

Этот простой и дешевый способ позволяет, имея в распоряжении минимум материала, произво-дить комплексные исследования его поверхностных свойств. Наноиндентирование позволяет исследовать динамику процессов в наномасштабе, что недоступно другим методам, в частнос-ти, атомно-силовой, электронной и оптической микроскопии.