压痕:一种广泛使用的测量机械性能的技术

压痕法是一种应用最广泛的测量材料力学性能的方法，尤其适用于小体积材料。在微纳米尺度上，由于样品制备的繁琐工作，传统的拉伸试验和弯曲试验变得不太可行。相比之下，通过使用压痕技术，样品制备的难度可能会大大降低。另一方面，压痕试验不是直接测量，需要先进的力学分析才能将材料性能与压痕响应联系起来。

在压痕试验中，将坚硬的尖端压入样品中。尖端可以是尖的，也可以是球形的。针尖去掉后，会留下一个印痕。硬度定义为压痕载荷除以压痕投影面积。此外，通过仪器压痕测试仪，可以连续、同时测量压痕载荷和压痕深度。从记录的压痕载荷-深度曲线中提取材料性能的模型有很多，包括弹性模量、屈服应力、应变硬化系数、残余应力、断裂韧性等。

目前，压痕测试已经得到了广泛的应用:在块状材料、薄膜/衬底系统以及具有微或纳米结构的材料上的压痕。除了测量金属的性能外，压痕也用于探测粘弹塑性材料的性能。

我的工作是在缩进领域和它的新应用。在哥伦比亚大学，我已经撰写或合作撰写了9篇关于这一领域的期刊论文(还会有更多)，我会在后续的文章中发布一些细节。我的工作是由NSF赞助的。