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成果名称：微机械力学性能测试仪
申请单位：西安交通大学
成果编号：鉴字 [ 教NP2004 ] 第 001 号
鉴定日期：2004年3月20日
学 科：仪器仪表/机械/材料
成果简介：
微机械力学性能测试仪是国家重点基础研究发展规划项目《集成微光机电系统》子课题“微机械材料力学特性相关问题研究” （项目编号：G1999033103）的重要组成部分。该研究项目由西安交通大学蒋庄德教授带领的课题组负责，主要包括研制微机械力学性能测试仪和编制相关配套评定与分析系统软件。
微机械力学性能测试仪是一台适用于多种材料的大量程、高分辨率微机械力学性能测试装置。该装置分为瞄准和形貌观测、精密定位和加载等三部分。瞄准和形貌观测部分用于确定试件的加载位置并能够在加载完成后观测试件加载位置的压痕形貌；精密定位完成加载机构的进给和微构件在瞄准过程中的定位；加载部分完成加载并获得载荷--位移曲线。通过分析该曲线，根据有关公式和经典模型可得到试件材料的硬度、弹性模量等性能参数。该测试仪集成了纳米压入和微梁弯曲两种方法，通过对微试件瞄准、定位、加载等操作，可以获得大量程、高分辨率的载荷--位移曲线；该测试仪创造性地采用了整体式两级加载装置，使最大位移量程达1mm，最大加载力达20N，并且在大量程范围内，其位移分辨率达到10nm，载荷分辨达到20μN，能够满足MEMS材料力学性能测试要求。
MEMS材料力学性能评定与分析系统软件，为国内第一套MEMS材料力学性能评定与分析系统程序，通用性较强，完全具有自主知识产权。该程序包括纳米压入、微梁弯曲、MEMS典型材料力学性能数据库、压头校核和统计与分析等5个模块。其中，MEMS典型材料力学性能数据库包括硅及其化合物、金属及其化合物、非金属及其化合物、常用压头材料等的常见力学性能参数。该数据库可在MEMS力学性能测量与评定中使用，也可在MEMS设计、制造及可靠性研究中使用。
微机械力学性能测试仪，主要用于MEMS材料力学性能分析、微构件力学性能研究和其它相关领域的小体积材料性能的基础性研究。MEMS材料力学性能评定与分析系统软件，用于处理和分析实验测试结果，为MEMS设计、制造及可靠性分析提供基础性支持，保证获得高可靠性和高寿命的MEMS产品。
意义：微机械力学性能测试仪，是MEMS材料力学性能的专用测试仪器，同时也为微小构件及其它小体积材料的研究提供了一种有效的测试手段。该研究成果技术先进、性能可靠，填补了国内空白，其性能指标和总体水平达到了国际先进水平，性价比高，具有广阔的应用前景。
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