The design, simulation, fabrication and testing of AFM probes for thermomechanical testing at the nanoscale

用于纳米级热机械测试的 AFM 探针的设计、模拟、制造和测试

基本信息

  • 批准号:
    1991058
  • 负责人:
  • 金额:
    --
  • 依托单位:
  • 依托单位国家:
    英国
  • 项目类别:
    Studentship
  • 财政年份:
    2018
  • 资助国家:
    英国
  • 起止时间:
    2018 至 无数据
  • 项目状态:
    已结题

项目摘要

The use of Atomic Force Microscopy (AFM) probes to measure the mechanical properties of samples at the nanoscale is relatively well established. In recent years, this technique has been extended by employing Scanning Thermal Microscopy (SThM) probes that enable the simultaneous control of local sample temperature and mechanical loading. However, whilst offering great potential, this nano thermomechanical testing typically generates results with poor reproducibility and large uncertainties. This is due to the fact that current SThM probes are poorly suited to delivering well characterised thermal and mechanical performance.The aim of this PhD project is to design SThM probes specifically suited to nano thermomechanical measurements. In order to achieve this, the project will be broken down into stages. Firstly, the mechanical and thermal interaction between current SThM probes and samples will be studied through experimentation and theoretical analysis. The insights gained will then be used to identify the strengths and weaknesses of current probe designs. This knowledge will permit a number of improved SThM probes to be designed and evaluated using engineering modelling techniques (e.g. Finite Element Analysis). Finally, the most promising designs will be fabricated and tested using the facilities available at Glasgow. Once fully characterised, these new probes can then be deployed to accurately characterise the thermomechanical properties of novel nanomaterials (e.g. graphene).This exciting project plays to the strengths of Glasgow University in the areas of Atomic Force Microscopy, Nanofabrication and nanoscale heat transfer. As such, it is anticipated that the results and IP generated will be ideally suited to publication in leading journals as well as possible commercial exploitation.
使用原子力显微镜(AFM)探针来测量纳米级样品的机械性能是相对完善的。近年来,这种技术已经通过采用扫描热显微镜(SThM)探头,使局部样品温度和机械载荷的同时控制扩展。然而,虽然提供了巨大的潜力,这种纳米热机械测试通常产生的结果具有较低的再现性和较大的不确定性。这是由于目前的SThM探头不适合提供良好的热特性和机械性能。这个博士项目的目的是设计专门适合纳米热机械测量的SThM探头。为了实现这一目标,该项目将分为几个阶段。首先,通过实验和理论分析,研究了现有SThM探头与样品之间的力学和热相互作用。所获得的见解将用于确定当前探头设计的优点和缺点。这些知识将允许使用工程建模技术(例如有限元分析)设计和评估一些改进的SThM探头。最后,最有前途的设计将使用格拉斯哥的现有设施进行制造和测试。一旦完全表征,这些新的探针可以被部署来精确地表征新型纳米材料(例如石墨烯)的热机械性能。这个令人兴奋的项目发挥了格拉斯哥大学在原子力显微镜,纳米纤维和纳米传热领域的优势。因此,预计产生的结果和IP将非常适合在领先期刊上发表以及可能的商业开发。

项目成果

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知道了