3月25日,由合肥工业大学承担的国家科技支撑计划项目“微纳技术计量标准和标准物质研究”研究课题“微纳结构机械力学性能测量技术的研究”顺利通过国家质检总局组织的专家组验收。
课题验收会上,技术专家组成员听取了课题组的报告,审阅了验收材料,经质询和讨论,一致认为课题完成了任务书中规定的各项任务和考核指标,研究成果具有良好的科学性和实用性。
课题负责人我校卢荣胜教授介绍,特征尺度在微纳米量级结构的材料与常规条件下宏观材料相比,力学性能有显著变化;微纳结构材料和器件的力学性能测试与宏观测试方法不同,很多传统的测试方法和测试仪器已经不再适用。目前对微纳结构力学性能的测试技术与仪器始终没有跟上科学技术的发展与产业的需求,比如在MEMS结构设计领域,由于缺乏有关材料微纳结构机械力学性能的基础数据,还没有建立起一个有效的机械可靠性设计准则;在微电子领域,封装材料的本构关系、热胀系数、杨氏模量等机械力学性能等,也迫切需准确的溯源方法与测试仪器。
为了解决微纳结构力学性能测试、量值传递与溯源等技术难题,建立我国微纳结构力学性能量值溯源体系和提升测试仪器自主研发能力,合肥工业大学、中国计量科学研究院、中航工业北京长城计量测试技术研究所、国家纳米科学中心、浙江工业大学五家单位联合开展了微纳结构机械力学性能测量技术的研究。经过4年攻关,课题组成功研制出一种微纳结构机械力学性能三维光学显微散斑变形与应变测试装置,可获取微纳结构试件在载荷下的变形与应变全场状态变化过程,反演材料弹性模量、泊松比、断裂强度等机械力学性能参数。提出一种用于纳米压入法材料力学特性测量的面积函数计算方法,实现可溯源的测量,显著改善小压入深度时压入硬度等力学参数的测量准确度。建立了一套纳米硬度标准装置,填补了国内空白;研制出纳米硬度标准物质和高硬度值区间纳米硬度标准物质2种、用于纳米硬度测量设备现场校准和量值溯源的实物标准器2种,制定了相关校准方法和测试规范。发表论文20篇,申请发明专利13个,培养了一批微纳力学性能测试高级人才,培养毕业硕士研究18人,博士研究生2人。
课题的研究成果可为我国微纳力学特性的高准确度测量仪器的研究与开发提供研究依据、为微纳技术产业的科学研究和产业化发展提供技术支撑。
