基于原子力显微镜PeakForce QNM模式下的水泥基材料微区力学性能研究

摘要：

基于原子力显微镜中峰值力纳米尺度力学性能定量表征模式,对水泥净浆和砂浆等材料在微区的力学性能进行了分析测试研究,研究结果显示:PF-QNM对于表征水泥基材料微纳结构下的力学性能具有良好的效果.它对测试的环境要求不高,在测试的时候对材料的表面没有损伤,可以很容易的获取高分辨率图像并进行统计分析,测试的结果来源于面扫描而获得的大量数据,结果的可靠性大大增强.上述这些情况都优于纳米压痕的测试方法.唯一比较困难的方面是该测试对于试样表面的平整度要求较高,但是纳米压痕技术也有同样的问题.PF-QNM模式也优于AFM一般的成像模式.在AFM普通的接触模式或轻敲模式下,只能获得材料表面的形貌信息,但是PF-QNM不仅能够获得形貌信息,还可以同时获取杨氏模量、粘附力、变形、能量耗散等信息,研究效率显然优于前者.验结果显示,PF-QNM不仅可以测试水泥浆体的力学性能,也能够对材料的界面区域进行研究,包括界面区域力学性能的变化、界面区域的范围等.在测试的过程中,需注意的是测试范围大小的设定.测试范围如太小,则不具有代表性,测试范围太大,则测试结果缺乏稳定性.建议的测试范围是10～30,μm.

关键词：PeakForce、QNM、原子力显微镜、水泥、砂浆、杨氏模量、界面、微纳结构

所属期刊栏目：35

分类号：TU502;TB33(建筑材料)

资助基金：国家自然科学基金;国家自然科学基金;国家重点研发计划

在线出版日期：2019-06-28（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）

页数：共8页

页码：159-166