材料表面及表層性能表征的案例
多鐵材料納米力學性能表征重要進展！
近日，中國科學院深圳先進技術研究院納米調控與生物力學研究室在多鐵材料納米力學性能表征領域
取得重要進展，提出了一種能夠同時表征多鐵納米材料納米尺度壓電性能和力學性能的技術。相關成果發表在固體力學頂級期刊Journal of the Mechanics and Physics of Solids（
一區，影響因子3.566）上。論文第一作者是深圳先進院客座博士研究生朱慶豐。
論文鏈接：
https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0022509618310160?via%3Dihub
多鐵材料是一種同時具有鐵彈、鐵電、鐵磁兩種或兩種以上序參數耦合的多功能材料。多鐵磁電材料能展現出獨特的磁電耦合效應，其在傳感器、多態存儲、自旋電子器件等領域具有廣闊的應用前景。多鐵納米材料由于能夠促進電子器件的多功能化、集成化及微型化，近年來受到廣泛的關注和研究。
多鐵納米材料器件應用時，其納米尺度力學和壓電性能起著至關重要的作用，一方面是由于磁電耦合效應源于復合材料內部應力的傳遞，另一方面這一應力也可能會導致材料的疲勞甚至損壞，直接關聯著器件的性能。因此，用納米尺度同時表征多鐵復合材料力學和壓電性，既是理解多鐵復合材料磁電耦合行為的關鍵，又是優化增強復合材料磁電耦合性能的基礎，然而當前缺乏相應的表征技術。
展開 材料表征及性能測試過程中所用儀器設備
性能表征
材料的防腐蝕性能
1、電化學阻抗譜
效果：得到材料的電容、電阻、電感等信息，獲得材料的防腐蝕機理
需要注意的問題：保證基材的面積固定
2、極化曲線
效果：獲得材料腐蝕時的腐蝕電流密度、極化電阻、腐蝕電位、腐蝕速率等信息
需要注意的問題：保證基材的面積固定
3、鹽霧試驗
效果：加速試驗，獲得材料耐腐蝕的耐久性
需要注意的問題：注意鹽水濃度的變化
表征材料導電性
儀器：四探針
效果：測試膜或者塊體的導電性
表征材料親水（其他溶劑）性
儀器：接觸角測量儀
效果：測試材料表面張力，接觸角等
表征膠體體系穩定性
儀器：zeta電位儀
材料表征：涂層（薄膜）耐磨性
表征方式：銷盤摩擦磨損儀
效果：測試一定載荷和時間下摩擦系數變化并結合表面形貌分析磨損機理。
材料表征：涂層（薄膜）結合力
表征方式：劃痕儀
效果：測試薄膜與基體之間的結合強度，需要結合劃痕形貌、聲發射圖譜和摩擦系數變化綜合評定。
展開 金屬粉末材料性能表征：激光粒度儀不同設備偏差分析
不同設備，不同檢測環境都會對檢測結果產生影響，因此增材制造的應用推廣，需要更多基礎研究和標準建立，威拉里新材料愿與各位有志之士共同攜手。
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展開 利用Digimat-FE對三維五向編織復合材料進行性能表征
三維編織復合材料作為一種新型的復合材料, 由于它具有整體異形性和三維預制體制造等優點和靈活的性能可設計性, 在國內外航空、航天等領域得到了廣泛的應用。近 20 年, 國內很多科研機構都對對三維編織復合材料力學性能開展了系列研究。
三維四向編織復合材料克服了傳統層合復合材料的分層開裂敏感、抗沖擊損傷性能差等缺點, 厚度方向強度得到了很大提高, 但同時面內性能有所下降。為了提高三維編織復合材料的縱向性能, 發展了三維五向編織復合材料。
三維五向編織結構是在基本的三維四向編織結構基礎上, 在編織過程中引入沿編織成型方向不動的紗線而形成的一種新的整體編織結構。在三維四向編織結構中, 所有的編織紗線均與編織成型方向有一個夾角,共有四種空間傾斜方向, 部分紗線通過了材料的厚度方向, 有效提高了材料厚度方向的性能, 但是, 同時使材料的面內性能有所下降。而在三維五向編織結構中, 除了有四組傾斜分布的編織紗線以外, 還有一組沿材料縱向 (編織成型方向或第五向) 分布的紗線。縱向紗線幾乎處于伸直狀態, 可以改善材料縱向性能。
三維四向編織、三維五向編織示意圖
三維編織材料的性能表及測試方法都未形成成熟的標準, 需要進一步進行研究探討。下面將通過Digimat-FE對三維五向編織進行建模，通過Digimat-FE計算三維五向編織材料的工程常數，以實現通過仿真對三維五向編織材料性能的預測。
首先，在Digimat-FE中定義材料屬性。分別包括基材與纖維特性
接下來定義每相特性與RVE特性，
最終就可以生成三維五向編織的RVE模型如下圖所示
然后對模型進行像素網格劃分
選擇計算工程常數
最終可計算出工程常數
從上述過程可以看到，通過Digimat-FE我們可以很方便的對三維編織材料的力學性能進行表征。
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