一种纳米发电机氧化锌纳米线扭转性能实验测量方法
【专利摘要】本发明涉及一种纳米发电机氧化锌纳米线扭转性能实验测量方法。本发明是基于原子力显微镜(AFM)和微细加工技术。首先，纳米棒沿着硅衬底中一个小沟槽边缘对齐，然后有一端被固定在基板上。当原子力显微镜针尖在接触模式下扫描纳米棒时，纳米棒将在原子力显微镜针尖、沟边缘的约束和固定端的综合作用力下发生扭曲。引起变形的剪切变形和相应的力能够通过测绘和侧向力形象分别被显示出来。通过小角度近似法，测得半径166nm、长4μm的ZnO天然橡胶的剪切模量是8.1±1.9GPa。
【专利说明】
一种纳米发电机氧化锌纳米线扭转性能实验测量方法 一、
技术领域
[0001] 本发明涉及一种纳米发电机氧化锌纳米线扭转性能实验测量方法。 二、
【背景技术】
[0002] 随着科技和材料的进步，任何对象的基础研究，即更精确地合成并可控地实现所 希望的质量，对于材料的特性越来越重要。机械性能是最重要的基本性能，它是该材料的可 靠性的关键之一。由于材料的合成和器件制造已经进入纳米尺度，以满足不断增加的行业 要求，纳米材料具有新颖性，由于其量子限域和超高表面能，因此期望知道纳米结构材料的 基本性质以构建块新颖纳米器件。在器件制造中要应用纳米材料，它们的机械性能与传统 的散装材料显著不同，必须有效地表现出来。纳米材料的力学性能表征，不仅提高了纳米材 料力学的科学认识，但还指导该装置的设计和系统的鲁棒性。例如，纳米发电机其中机械能 转换成电能给供电的低功率电子产品。纳米结构的特征和发展，尤其是尺寸低于100纳米 一直具有挑战性，需要新的实验、计算的发展、机械性能理论。在材料科学和工程领域中两 个重要的基本的机械特性是剪切模量和弹性模量，对于纳米氧化锌线，因为复杂的测量系 统设置和剪切模量表征的研究很少，直接通过扭转并记录测量相应的力显得更加重要。 三、
【发明内容】
[0003] 本发明的目的是提供一种纳米发电机氧化锌纳米线扭转性能实验测量方法。
[0004] 上述发明的目的通过以下的技术方案实现：
[0005] -种纳米发电机氧化锌纳米线扭转性能实验测量方法，其特征在于，包括如下步 骤：可
[0006] ⑷将长度为4um，半径为166nm的氧化锌纳米线小心地放置于有小沟槽的硅基板 中，精细调整确保氧化锌纳米线轴向的边与小沟槽的边沿对齐，并一段固定。
[0007] (B)用原子力显微镜和光电探测器，原子力显微镜探针拨动氧化锌纳米线自由一 端，光电探测器记录氧化锌纳米线的高度变化。
[0008] (C)通过探测器记录数据，应用公式计算剪切模量。
[0009] 2、根据权利要求书1所述的一种纳米发电机氧化锌纳米线扭转性能实验测量方 法，其特征是：所述的步骤（A)硅基板摩擦小，氧化锌纳米线在沟边缘约束和固定端的约束 下可以发生单纯的扭转。
[0010] 3、根据权利要求书1所述的一种纳米发电机氧化锌纳米线扭转性能实验测量方 法，其特征是：所述的步骤（B)由原子力显微镜探针与氧化锌纳米线直接接触，拨动速度为 0. 5米/秒，可视为半静态过程。
[0011] 4、根据权利要求书1所述的一种纳米发电机氧化锌纳米线扭转性能实验测量方 法，其特征是：所述的步骤（C)计算方程为
[0012] 这个技术方案有以下有益效果：
[0013] I、实验器材直接测量微纳米级别材料，反映材料真实情况。
[0014] 2、计算简单，数据直观。
[0015] 3、精度较高，易于操作。
[0016] 4、实验与计算结合，对于氧化锌纳米线扭转性能的表征更全面。 四、
【附图说明】
[0017] 图1为本发明的一种纳米发电机氧化锌纳米线扭转性能实验测量方法示意图。
[0018] 图2为本发明的一种纳米发电机氧化锌纳米线扭转性能实验测量方法扫描线性 图。
[0019] 图3为本发明的一种纳米发电机氧化锌纳米线扭转性能实验测量方法计算原理 图。 五、
【具体实施方式】
[0020] -种纳米发电机氧化锌纳米线扭转性能实验测量方法，其特征在于，包括如下步 骤：可
[0021] ⑷将长度为4um，半径为166nm的氧化锌纳米线小心地放置于有小沟槽的硅基板 中，精细调整确保氧化锌纳米线轴向的边与小沟槽的边沿对齐，并一段固定。
[0022] (B)用原子力显微镜和光电探测器，原子力显微镜探针拨动氧化锌纳米线自由一 端，光电探测器记录氧化锌纳米线的高度变化。
[0023] (C)通过探测器记录数据，应用公式计算剪切模量。
【主权项】
1. 一种纳米发电机氧化锌纳米线扭转性能实验测量方法，其特征在于，包括如下步 骤： ⑷将长度为4um，半径为166nm的氧化锌纳米线小心地放置于有小沟槽的硅基板中， 精细调整确保氧化锌纳米线轴向的边与小沟槽的边沿对齐，并一段固定。 (B) 用原子力显微镜和光电探测器，原子力显微镜探针拨动氧化锌纳米线自由一端，光 电探测器记录氧化锌纳米线的高度变化。 (C) 通过探测器记录数据，应用公式计算剪切模量。2. 根据权利要求书1所述的一种纳米发电机氧化锌纳米线扭转性能实验测量方法，其 特征是：所述的步骤（A)硅基板摩擦小，氧化锌纳米线在沟边缘约束和固定端的约束下可 以发生单纯的扭转。3. 根据权利要求书1所述的一种纳米发电机氧化锌纳米线扭转性能实验测量方法，其 特征是：所述的步骤（B)由原子力显微镜探针与氧化锌纳米线直接接触，拨动速度为0. 5米 /秒，可视为半静态过程。4. 根据权利要求书1所述的一种纳米发电机氧化锌纳米线扭转性能实验测量方法，其 特征是：所述的步骤（C)计算方程为j
【文档编号】G01N3/22GK105891010SQ201410795628
【公开日】2016年8月24日
【申请日】2014年12月19日
【发明人】于广滨, 赵磊, 关彦齐, 宋野
【申请人】哈尔滨润德伟业科技发展有限公司