與傳統硬度計算不同的是，A 值不是由壓痕照片得到，而是根據 “接觸深度” hc(nm) 計算得到的。具體關系式需通過試驗來確定，根據壓頭形狀的不同，一般采用多項式擬合的方法，比如針對三角錐形壓頭，其擬合結果為：A = 24.5 + 793hc + 4238+ 332+ 0.059+0.069+ 8.68+ 35.4+ 36. 9式中 “接觸深度”hc由下式計算得出：hc = h - ε P max/S，式中，ε是與壓頭形狀有關的常數，對于球形或三角錐形壓頭可以取ε = 0.75。而S的值可以通過對載荷-位移曲線的卸載部分進行擬合，再對擬合函數求導得出，即，式中Q 為擬合函數。這樣通過試驗得到載荷-位移曲線，測量和計算試驗過程中的載荷 P、壓痕深度h和卸載曲線初期的斜率S，就可以得到樣品的硬度值。該技術通過記錄連續的載荷-位移、加卸載曲線，可以獲得材料的硬度、彈性模量、屈服應力等指標，它克服了傳統壓痕測量只適用于較大尺寸試樣以及只能獲得材料的塑性性質等缺陷，同時也提高了硬度的檢測精度，使得邊加載邊測量成為可能，為檢測過程的自動化和數字化創造了條件。納米力學測試可以應用于納米材料的力學模擬和仿真，加速納米材料的研發和應用過程。深圳高校納米力學測試技術

摘要 隨著科學技術的發展進步，材料的研發和生產應用進入了微納米尺度，微納米材料憑借其出色的性能被人們普遍應用于科研和生產生活的各方各面。與此同時，人們正深入研究探索微納米尺度的材料力學性能參數測量技術方法，以滿足微納米材料的飛速發展和應用需求。微納米力學測量技術的應用背景，隨著材料的研發生產和應用進入微納米尺度,以往的通過宏觀的力學測量手段已不適用于測量微納米薄膜和器件的力學性能參數的測量。近年來，微納米壓入和劃痕等力學測量手段隨著微納米材料的發展和應用，在半導體薄膜和器件、功能薄膜、新能源材料、生物材料等領域應用愈發普遍，因此亟待建立基于微納米尺度的材料力學性能參數測量的技術體系?？招募{米力學測試納米力學測試在納米器件的設計和制造中具有重要作用。

原位納米機械性能試驗技術，原位納米機械性能試驗技術是一種應用超分辨顯微學、納米壓痕技術等手段，通過獨特的力學測試方法對納米尺度下的材料機械性質進行測試的方法。相比于傳統的拉伸、壓縮等方法，原位納米機械性能試驗技術具有更高的精度和更豐富的信息，可以為納米材料的研究提供更加詳細的數據支持。隨著納米尺度下功能性材料的不斷涌現，納米力學測試將成為實現其合理設計的重要手段之一。原位納米力學測量技術在納米材料力學測試領域具有廣闊的應用前景，它不只可以為納米尺度下材料力學行為的實驗研究提供詳細的數據支撐，而且還可以為新材料的設計和開發提供指導。

有限元數值分析方面，Hurley 等分別基于解析模型和有限元模型兩種數據分析方法測量了鈮薄膜的壓入模量，并進行了對比。Espinoza-Beltran 等考慮探針微懸臂的傾角、針尖高度、梯形橫截面、材料各向異性等的影響，給出了一種將實驗測試和有限元優化分析相結合，確定針尖樣品面外和面內接觸剛度的方法。有限元分析方法綜合考慮了實際情況中的多種影響因素，精度相對較高。Kopycinska-Muller 等研究了AFAM 測試過程中針尖樣品微納米尺度下的接觸力學行為。Killgore 等提出了一種通過檢測探針接觸共振頻率變化對針尖磨損進行連續測量的方法?？鐚W科合作，推動納米力學測試技術不斷創新，滿足多領域需求。

Berkovich壓頭是納米壓痕硬度計中較常用的。它可以加工得很尖，而且幾何形狀在很小尺度內保持自相似，適合于小尺度的壓痕實驗。目前，該類壓頭的加工水平：端部半徑50nm，典型值約40nm，中心線和面的夾角精度為J=0.025°。在納米壓痕硬度測量中，Berkovich壓頭是一種理想的壓頭。優點包括：易獲得好的加工質量，很小載荷就能產生塑性，能減小摩擦的影響。Cube-corner壓頭因其三個面相互垂直，像立方體的一個角，故取此名稱。壓頭越尖，就會在接觸區內產生理想的應力和應變。目前，該種壓頭主要用于斷裂韌性(fracture toughness)的研究。它能在脆性材料的壓痕周圍產生很小的規則裂紋，這樣的裂紋能在相當小的范圍內用來估計斷裂韌性。錐形壓頭圓錐具有尖的自相似幾何形狀，從模型角度常利用它的軸對稱特性，納米壓痕硬度的許多模型均基于圓錐壓痕。由于難以加工出尖的圓錐金剛石壓頭，它在小尺度實驗中很少使用。納米力學測試對于理解納米材料在極端條件下的力學行為具有重要意義，如高溫、高壓等。空心納米力學測試

通過納米力學測試，我們可以評估納米材料在極端環境下的穩定性和耐久性。深圳高校納米力學測試技術

AFAM 方法提出之后，不少研究者對方法的準確度和靈敏度方面進行了研究。Hurley 等分析了空氣濕度對AFAM 定量化測量結果的影響。Rabe 等分析了探針基片對AFAM 定量化測量的影響。Hurley 等詳細對比了AFAM 單點測試與納米壓痕以及聲表面波譜方法的測試原理、空間分辨率、適用性及測試優缺點等。Stan 等提出一種雙參考材料的方法，此方法不需要了解針尖的力學性能，可以在一定程度上提高測試的準確度。他們還提出了一種基于多峰接觸的接觸力學模型，在一定程度上可以提高測試的準確度。Turner 等通過嚴格的理論推導研究了探針不同階彎曲振動和扭轉振動模態的靈敏度問題。Muraoka提出一種在探針微懸臂末端附加集中質量的方法，以提高測試靈敏度。Rupp 等對AFAM測試過程中針尖樣品之間的非線性相互作用進行了研究。深圳高校納米力學測試技術