微拉曼光譜在微結(jié)構(gòu)與材料力學(xué)測量中的若干應(yīng)用研究.pdf

1、隨著微納領(lǐng)域技術(shù)研究的興起,準(zhǔn)確測量和評價微尺度下材料與結(jié)構(gòu)的力學(xué)行為成為人們普遍關(guān)注的熱點(diǎn)之一,研究和發(fā)展新的微尺度力學(xué)實(shí)驗(yàn)測試表征技術(shù)成為目前迫切需要解決的關(guān)鍵問題。微拉曼光譜技術(shù)是近年來快速發(fā)展起來的一種有效的且頗具潛力的微尺度實(shí)驗(yàn)力學(xué)測試手段。作為一種光學(xué)測試技術(shù),它具有無損、非接觸、實(shí)時測量、高空間分辨率以及對材料變形的高應(yīng)變靈敏度等諸多優(yōu)勢。本文主要圍繞微拉曼光譜技術(shù)在微材料與結(jié)構(gòu)力學(xué)測量中的應(yīng)用研究開展相關(guān)工作。
　

2、　首先,本文以CVD氣凝膠工藝制備的碳納米管纖維多級結(jié)構(gòu)材料為研究對象,構(gòu)建了綜合宏觀單軸拉伸測試、微觀拉曼光譜測量和細(xì)觀電鏡分析的多尺度協(xié)同測量系統(tǒng),通過實(shí)驗(yàn)測量給出了纖維在拉伸載荷作用下內(nèi)部細(xì)觀和微觀結(jié)構(gòu)的多尺度變形響應(yīng)特征;基于范德華相互作用分析提出了兩級界面力學(xué)模型,對細(xì)觀束的界面強(qiáng)度和微觀碳納米管的界面強(qiáng)度進(jìn)行比較,并進(jìn)一步分析了纖維變形過程中的多級界面力學(xué)行為;最后,在實(shí)驗(yàn)和理論研究的基礎(chǔ)上討論了影響纖維材料宏觀強(qiáng)韌度的關(guān)鍵

3、因素和力學(xué)機(jī)理。
　　其次,作為微拉曼光譜技術(shù)在微尺度實(shí)驗(yàn)力學(xué)測量中的應(yīng)用研究,本文對硅基底多層薄膜結(jié)構(gòu)的殘余應(yīng)力和碳纖維增強(qiáng)復(fù)合材料裂紋尖端的應(yīng)變場分布特征分別進(jìn)行了測量和分析。在殘余應(yīng)力檢測方面,實(shí)驗(yàn)獲得了硅基片橫截面上的工藝殘余應(yīng)力分布規(guī)律,并基于結(jié)構(gòu)的力學(xué)平衡分析計算了薄膜內(nèi)部的殘余應(yīng)力值。利用拉曼應(yīng)變花測量技術(shù)實(shí)驗(yàn)分析了復(fù)合材料中沿碳纖維軸向傳播的裂紋尖端的正應(yīng)變場和剪應(yīng)變場的分布特征。
　　本文利用微拉曼光譜技術(shù)