目錄
緒論 1
0.1 力學(xué)實(shí)驗(yàn)的新問題 1
0.2 微尺度實(shí)驗(yàn)力學(xué)發(fā)展趨勢(shì) 2
參考文獻(xiàn) 4
第1章 微拉曼光譜力學(xué)測(cè)量技術(shù) 6
1.1 拉曼光譜簡(jiǎn)介 6
1.1.1 拉曼散射 6
1.1.2 拉曼光譜譜線 7
1.2 力學(xué)測(cè)量的理論基礎(chǔ) 8
1.2.1 晶格動(dòng)力學(xué)方程 8
1.2.2 拉曼頻移與應(yīng)力 9
1.3 顯微共聚焦拉曼光譜儀 11
1.4 力學(xué)測(cè)量相關(guān)技術(shù)環(huán)節(jié) 12
1.4.1 拉曼散射體積與深度測(cè)量 13
1.4.2 拉曼振動(dòng)模的選擇 14
1.4.3 激光加熱效應(yīng)與等離子線校準(zhǔn) 15
1.4.4 噪音與熒光處理 17
1.4.5 拉曼全場(chǎng)信息測(cè)量 20
1.4.6 影響拉曼力學(xué)測(cè)量的主要因素 22
1.5 實(shí)驗(yàn)的主要流程與參數(shù)選取 23
1.5.1 主要流程 23
1.5.2 參數(shù)選取 25
1.5.3 數(shù)據(jù)插值處理 26
1.6 小結(jié) 26
參考文獻(xiàn) 27
第2章 硅與多孔硅中的力學(xué)問題 29
2.1 單晶硅 30
2.1.1 拉曼頻移與應(yīng)力關(guān)系 30
2.1.2 離子注入單晶硅 31
2.1.3 單晶硅表面劃痕 34
2.2 多孔硅 36
2.2.1 制備方法 37
2.2.2 孔隙率 40
2.2.3 腐蝕條件 41
2.2.4 多孔硅微結(jié)構(gòu) 42
2.3 多孔硅力學(xué)性質(zhì)的拉曼表征 45
2.3.1拉曼光譜 45
2.3.2 拉曼頻移隨孔隙率的變化 46
2.3.3 彈性模量與孔隙率關(guān)系 47
2.3.4 拉曼頻移與應(yīng)力關(guān)系 49
2.4 表面與截面殘余應(yīng)力 52
2.4.1 表面裂紋區(qū) 52
2.4.2 腐蝕過渡區(qū) 53
2.4.3 橫截面 55
2.4.4 殘余應(yīng)力產(chǎn)生機(jī)理 57
2.5 多孔硅中的毛細(xì)效應(yīng) 61
2.5.1 毛細(xì)效應(yīng)起因 61
2.5.2 毛細(xì)效應(yīng)模型 62
2.5.3 濕化與干化 63
2.5.4 動(dòng)態(tài)毛細(xì)效應(yīng) 68
2.6 氧化硅 72
2.7 小結(jié) 74
參考文獻(xiàn) 75
第3章 碳納米管及其復(fù)合材料的力學(xué)性能 79
3.1 碳納米管纖維 79
3.1.1 碳納米管與碳納米管纖維 79
3.1.2 碳納米管纖維拉曼光譜的基本力學(xué)信息 80
3.1.3 碳納米管纖維宏微觀力學(xué)性能協(xié)同實(shí)驗(yàn) 82
3.1.4 碳納米管纖維多級(jí)結(jié)構(gòu)變形機(jī)理 83
3.1.5 碳納米管纖維力學(xué)性能建模 90
3.1.6 碳納米管纖維多級(jí)結(jié)構(gòu)的界面強(qiáng)度 92
3.2 碳納米管薄膜 94
3.2.1 碳納米管薄膜力學(xué)性能實(shí)驗(yàn) 95
3.2.2 碳納米管薄膜材料變形特征 101
3.3 碳納米管復(fù)合材料 101
3.3.1 制備過程 102
3.3.2 拉伸性能 103
3.3.3 討論 105
3.4 小結(jié) 106
參考文獻(xiàn) 107
第4章 碳納米管拉曼應(yīng)變傳感理論與應(yīng)變花技術(shù) 109
4.1 碳納米管的拉曼效應(yīng) 109
4.2 碳納米管拉曼應(yīng)變傳感理論 113
4.2.1 光譜力學(xué)模型 113
4.2.2 模型細(xì)化與簡(jiǎn)化 116
4.3 拉曼應(yīng)變花測(cè)量技術(shù) 118
4.3.1 拉曼應(yīng)變花 119
4.3.2 雙偏協(xié)同/協(xié)異拉曼偏振控制 121
4.3.3 傳感介質(zhì)的薄膜制備技術(shù) 124
4.4 碳納米管拉曼應(yīng)變傳感的標(biāo)定與性能分析 127
4.4.1 樣品準(zhǔn)備與標(biāo)定實(shí)驗(yàn) 127
4.4.2 傳感薄膜的力學(xué)與光譜基本性質(zhì) 129
4.4.3 標(biāo)定結(jié)果 131
4.4.4 應(yīng)變傳感性能與影響機(jī)制 136
4.4.5 關(guān)于拉曼應(yīng)變傳感理論的討論 139
4.5 拉曼應(yīng)變花的測(cè)量應(yīng)用 141
4.6 小結(jié) 144
參考文獻(xiàn) 144
第5章 纖維復(fù)合材料的界面力學(xué)行為 147
5.1 聚合物基體 148
5.2 增強(qiáng)纖維 149
5.2.1 表面改性 149
5.2.2 力學(xué)性能 151
5.2.3 界面強(qiáng)度 152
5.3 纖維復(fù)合材料界面 155
5.3.1 界面微觀結(jié)構(gòu) 155
5.3.2 界面結(jié)合物化機(jī)制 155
5.3.3 界面力學(xué)模型 156
5.4 纖維界面微力學(xué) 158
5.4.1 界面力學(xué)測(cè)試方法 158
5.4.2 界面脫粘失效模型 162
5.5 纖維拉出測(cè)試 165
5.5.1 試樣制備 165
5.5.2 測(cè)試過程 166
5.5.3 應(yīng)力傳遞行為 167
5.6 纖維/微滴拉伸測(cè)試 173
5.6.1 試樣制備 173
5.6.2 拉伸測(cè)試 175
5.6.3 應(yīng)力傳遞行為 177
5.7 纖維/裂紋交互微力學(xué) 182
5.7.1試樣制備 182
5.7.2 完整粘接纖維 183
5.7.3 搭橋纖維 188
5.7.4 斷裂纖維 194
5.7.5摩擦滑移 200
5.8 纖維復(fù)合材料界面設(shè)計(jì) 206
5.9 小結(jié) 207
參考文獻(xiàn) 208
第6章 展望 211
6.1 石墨烯與碳納米管 211
6.2 纖維與復(fù)合材料織物 212
6.3 半導(dǎo)體微器件與薄膜材料 213
6.4 微拉曼光譜力學(xué)實(shí)驗(yàn) 213
參考文獻(xiàn) 215
附錄A Origin 8.1軟件批處理多峰型拉曼譜線數(shù)據(jù)流程 217
附錄B WiRE 3.2軟件批處理單峰型拉曼譜線數(shù)據(jù)流程 223
附錄C 單峰型拉曼譜線數(shù)據(jù)批處理的Matlab程序 232
索引 236
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