[发明专利]一种在显微镜中原位变形微纳样品的减震装置及方法

说明书

本发明公开一种在显微镜中原位变形微纳样品的减震装置及方法，属于显微镜配件及微纳米材料力学性能测量研究领域。包括支撑部、动力部、减震部和载网四部分。纳米材料悬置于两片载网之间，通过加热弯曲的双金属片拉伸或压缩载网，使纳米材料达到变形效果。本发明通过减震装置解决了双金属片技术原位拉伸纳米材料过程中力学稳定性差，样品容易在转移过程中断裂的问题，提高了样品制备的成功率。在实现对单根/多根纳米线轴向拉伸、压缩，以及其它微纳尺度样品变形的同时，可同时观察材料在变形过程中的结构演变。

技术领域

本发明涉及显微电镜配件及纳米材料原位力学性能测量研究技术领域，特别是涉及一种在显微镜中原位变形微纳样品的减震装置及方法。

背景技术

纳米材料是指在某一维、二维或三维方向上达到纳米尺度(1nm～100nm)的材料，如纳米线，纳米薄膜等。作为纳米技术的材料基础，纳米线和纳米薄膜在微纳米器件领域具有广泛的应用前景。由于纳米材料具有大块材料所没有的独特物理化学特性，因此对其在外力作用下力学性能的研究获得广泛的关注。由于微纳材料的尺寸非常小，使得显微镜成为研究纳米材料的重要工具。由于显微镜中用于放置样品的空间很小，因此在有限空间内固定纳米材料以及安装力学性能测试器件，并对纳米材料的原子尺度变形进行表征是非常困难的。

为解决这一技术难题，目前有研究团队发展了一系列基于碳支撑膜和热双金属片的变形装置(专利号201510058796.0，200910086803.2，200610057989.5，200610144031.X，200710122092.0，200810056836.8，200820078706.X，200810103494.0等)，能够在透射电镜中对纳米材料在拉伸、弯曲、压缩变形条件下原子尺寸的变形行为进行原位表征。

对于基于热双金属片的变形装置，其工作原理为：通过透射电镜加热样品杆对双金属片加热，由于两种金属的热膨胀系数不同导致其膨胀量不同，加热过程中为协调变形差异，双金属片产生弯曲变形。两片双金属平行对称放置，一端固定在外径为3mm的金属环上，另一端固定进行原位原子尺度表征的样品，受热后两片双金属片的自由端向不同方向弯曲，从而向材料施加拉伸或压缩应力。该装置可实现对一维纳米线的拉伸实验，但是由于技术的局限性，粘在金属环上的两个双金属片间距较大(50μm以上)，使得搭载的微纳材料的载网悬空较多，容易使样品在转移和装载过程中断裂，从而很难实现稳定拉伸和原子尺度的观察。

因此发展一种既能拉伸纳米材料又能控制拉伸方向，且在原位拉伸变形过程中有效减少样品转移，装载过程中断裂，减轻样品抖动的装置，仍是本领域亟待解决的问题。

发明内容

本发明的目的是提供一种在显微镜中原位变形微纳样品的减震装置及方法，以解决上述现有技术存在的问题。

为实现上述目的，本发明提供了如下方案：本发明提供一种在显微镜中原位变形微纳样品的减震装置，包括支撑部、动力部、减震部和载网；所述支撑部包括支撑环，所述支撑环内侧固定有支撑平台；所述动力部包括两片双金属片，两所述双金属片垂直对称固定在所述支撑平台上，所述双金属片末端为自由端；所述双金属片由热膨胀系数不同的两组金属片通过焊压贴合在一起形成；两所述双金属片外侧相对的两金属片的热膨胀系数小于内侧相对的两金属片的热膨胀系数；所述减震部设置在两所述双金属片之间，所述减震部包括两平行对称设置的高阻尼金属板，两所述高阻尼金属板的一端分别与两所述双金属片的自由端固定，两所述高阻尼金属板的另一端均固定有所述载网，两所述载网之间设置有间隙。

优选的，所述载网为具有延展性、带孔的金属网。

优选的，所述载网通过聚焦离子束Pt～碳气体沉积固定在所述高阻尼金属板上。