《微尺度拉曼實驗力學》是從實驗力學角度挖掘微拉曼光譜技術(shù)工具來探究微納米材料的微尺度表、界面物理現(xiàn)象和力學效應(yīng)，摸索實踐了微尺度實驗力學研究的重要方法：精巧創(chuàng)新的實驗設(shè)計、新穎可靠的微加載手段、非接觸損的光譜測量技術(shù)、準確的光譜與變形表征關(guān)系、詳細具體的實驗數(shù)據(jù)、微結(jié)構(gòu)參數(shù)相關(guān)的力學模型等相結(jié)合，符合本學科微納米力學實驗研究的發(fā)展趨勢。在對國民經(jīng)濟中應(yīng)用廣泛的多孔硅、碳納米管、石墨烯、纖維等微納米材料的物理力學研究方面，都體現(xiàn)出最新的研究成果，具有重要的學術(shù)價值。對于微尺度實驗力學研究方法的推廣、微拉曼光譜技術(shù)的應(yīng)用都起到了重要的參考作用。
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目錄
緒論 1
0.1 力學實驗的新問題 1
0.2 微尺度實驗力學發(fā)展趨勢 2
參考文獻 4
第1章 微拉曼光譜力學測量技術(shù) 6
1.1 拉曼光譜簡介 6
1.1.1 拉曼散射 6
1.1.2 拉曼光譜譜線 7
1.2 力學測量的理論基礎(chǔ) 8
1.2.1 晶格動力學方程 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 力學測量相關(guān)技術(shù)環(huán)節(jié) 12
1.4.1 拉曼散射體積與深度測量 13
1.4.2 拉曼振動模的選擇 14
1.4.3 激光加熱效應(yīng)與等離子線校準 15
1.4.4 噪音與熒光處理 17
1.4.5 拉曼全場信息測量 20
1.4.6 影響拉曼力學測量的主要因素 22
1.5 實驗的主要流程與參數(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 27
第2章 硅與多孔硅中的力學問題 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)生機理 57
2.5 多孔硅中的毛細效應(yīng) 61
2.5.1 毛細效應(yīng)起因 61
2.5.2 毛細效應(yīng)模型 62
2.5.3 濕化與干化 63
2.5.4 動態(tài)毛細效應(yīng) 68
2.6 氧化硅 72
2.7 小結(jié) 74
參考文獻 75
第3章 碳納米管及其復合材料的力學性能 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信息 80
3.1.3 碳納米管纖維宏微觀力學性能協(xié)同實驗 82
3.1.4 碳納米管纖維多級結(jié)構(gòu)變形機理 83
3.1.5 碳納米管纖維力學性能建模 90
3.1.6 碳納米管纖維多級結(jié)構(gòu)的界面強度 92
3.2 碳納米管薄膜 94
3.2.1 碳納米管薄膜力學性能實驗 95
3.2.2 碳納米管薄膜材料變形特征 101
3.3 碳納米管復合材料 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 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 光譜力學模型 113
4.2.2 模型細化與簡化 116
4.3 拉曼應(yīng)變花測量技術(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)變傳感的標定與性能分析 127
4.4.1 樣品準備與標定實驗 127
4.4.2 傳感薄膜的力學與光譜基本性質(zhì) 129
4.4.3 標定結(jié)果 131
4.4.4 應(yīng)變傳感性能與影響機制 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)變花的測量應(yīng)用 141
4.6 小結(jié) 144
參考文獻 144
第5章 纖維復合材料的界面力學行為 147
5.1 聚合物基體 148
5.2 增強纖維 149
5.2.1 表面改性 149
5.2.2 力學性能 151
5.2.3 界面強度 152
5.3 纖維復合材料界面 155
5.3.1 界面微觀結(jié)構(gòu) 155
5.3.2 界面結(jié)合物化機制 155
5.3.3 界面力學模型 156
5.4 纖維界面微力學 158
5.4.1 界面力學測試方法 158
5.4.2 界面脫粘失效模型 162
5.5 纖維拉出測試 165
5.5.1 試樣制備 165
5.5.2 測試過程 166
5.5.3 應(yīng)力傳遞行為 167
5.6 纖維/微滴拉伸測試 173
5.6.1 試樣制備 173
5.6.2 拉伸測試 175
5.6.3 應(yīng)力傳遞行為 177
5.7 纖維/裂紋交互微力學 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 纖維復合材料界面設(shè)計 206
5.9 小結(jié) 207
參考文獻 208
第6章 展望 211
6.1 石墨烯與碳納米管 211
6.2 纖維與復合材料織物 212
6.3 半導體微器件與薄膜材料 213
6.4 微拉曼光譜力學實驗 213
參考文獻 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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