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

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

论文摘要

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。PFQNM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10~30μm。

论文目录

  • 1 试验材料及试验方法
  •   1.1 试验材料
  •   1.2 试样的制备
  •   1.3 峰值力纳米尺度力学性能定量表征测试的基本原理
  •   1.4 试验参数及操作
  • 2 结果与讨论
  •   2.1 水泥净浆试样的PF-QNM成像及其力学性能分析
  •     2.1.1 水泥净浆试样的PF-QNM成像
  •     2.1.2 水泥净浆微区杨氏模量分析
  •   2.2 水泥砂浆试样界面区域的PF-QNM成像及其力学性能分析
  •     2.2.1 水泥砂浆试样界面区域的PF-QNM成像
  •     2.2.2 水泥砂浆试样界面区域的杨氏模量分析
  • 3 结论
  • 文章来源

    类型: 期刊论文

    作者: 罗晓雷,施韬,顾元

    关键词: 原子力显微镜,水泥,砂浆,杨氏模量,界面,微纳结构

    来源: 科技通报 2019年05期

    年度: 2019

    分类: 基础科学,工程科技Ⅰ辑,工程科技Ⅱ辑

    专业: 无机化工,建筑科学与工程

    单位: 浙江工业大学建筑工程学院

    基金: 国家自然科学基金面上项目(51778582,51879235),国家重点研发计划项目(2017YFC0804809)

    分类号: TU528

    DOI: 10.13774/j.cnki.kjtb.2019.05.031

    页码: 159-166

    总页数: 8

    文件大小: 549K

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