微拉曼光譜在微結構與材料力學測量中的若干應用研究.pdf

1、隨著微納領域技術研究的興起,準確測量和評價微尺度下材料與結構的力學行為成為人們普遍關注的熱點之一,研究和發(fā)展新的微尺度力學實驗測試表征技術成為目前迫切需要解決的關鍵問題。微拉曼光譜技術是近年來快速發(fā)展起來的一種有效的且頗具潛力的微尺度實驗力學測試手段。作為一種光學測試技術,它具有無損、非接觸、實時測量、高空間分辨率以及對材料變形的高應變靈敏度等諸多優(yōu)勢。本文主要圍繞微拉曼光譜技術在微材料與結構力學測量中的應用研究開展相關工作。
　

2、　首先,本文以CVD氣凝膠工藝制備的碳納米管纖維多級結構材料為研究對象,構建了綜合宏觀單軸拉伸測試、微觀拉曼光譜測量和細觀電鏡分析的多尺度協(xié)同測量系統(tǒng),通過實驗測量給出了纖維在拉伸載荷作用下內部細觀和微觀結構的多尺度變形響應特征;基于范德華相互作用分析提出了兩級界面力學模型,對細觀束的界面強度和微觀碳納米管的界面強度進行比較,并進一步分析了纖維變形過程中的多級界面力學行為;最后,在實驗和理論研究的基礎上討論了影響纖維材料宏觀強韌度的關鍵

3、因素和力學機理。
　　其次,作為微拉曼光譜技術在微尺度實驗力學測量中的應用研究,本文對硅基底多層薄膜結構的殘余應力和碳纖維增強復合材料裂紋尖端的應變場分布特征分別進行了測量和分析。在殘余應力檢測方面,實驗獲得了硅基片橫截面上的工藝殘余應力分布規(guī)律,并基于結構的力學平衡分析計算了薄膜內部的殘余應力值。利用拉曼應變花測量技術實驗分析了復合材料中沿碳纖維軸向傳播的裂紋尖端的正應變場和剪應變場的分布特征。
　　本文利用微拉曼光譜技術