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绪论 1

0.1 力学实验的新问题 1

0.2 微尺度实验力学发展趋势 2

参考文献 4

第1章 微拉曼光谱力学测量技术 6

1.1 拉曼光谱简介 6

1.1.1 拉曼散射 6

1.1.2 拉曼光谱谱线 7

1.2 力学测量的理论基础 8

1.2.1 晶格动力学方程 8

1.2.2 拉曼频移与应力 9

1.3 显微共聚焦拉曼光谱仪 11

1.4 力学测量相关技术环节 12

1.4.1 拉曼散射体积与深度测量 13

1.4.2 拉曼振动模的选择 14

1.4.3 激光加热效应与等离子线校准 15

1.4.4 噪音与荧光处理 17

1.4.5 拉曼全场信息测量 20

1.4.6 影响拉曼力学测量的主要因素 22

1.5 实验的主要流程与参数选取 23

1.5.1 主要流程 23

1.5.2 参数选取 25

1.5.3 数据插值处理 26

1.6 小结 26

参考文献 27

第2章 硅与多孔硅中的力学问题 29

2.1 单晶硅 30

2.1.1 拉曼频移与应力关系 30

2.1.2 离子注入单晶硅 31

2.1.3 单晶硅表面划痕 34

2.2 多孔硅 36

2.2.1 制备方法 37

2.2.2 孔隙率 40

2.2.3 腐蚀条件 41

2.2.4 多孔硅微结构 42

2.3 多孔硅力学性质的拉曼表征 45

2.3.1 拉曼光谱 45

2.3.2 拉曼频移随孔隙率的变化 46

2.3.3 弹性模量与孔隙率关系 47

2.3.4 拉曼频移与应力关系 49

2.4 表面与截面残余应力 52

2.4.1 表面裂纹区 52

2.4.2 腐蚀过渡区 53

2.4.3 横截面 55

2.4.4 残余应力产生机理 57

2.5 多孔硅中的毛细效应 61

2.5.1 毛细效应起因 61

2.5.2 毛细效应模型 62

2.5.3 湿化与干化 63

2.5.4 动态毛细效应 68

2.6 氧化硅 72

2.7 小结 74

参考文献 75

第3章 碳纳米管及其复合材料的力学性能 79

3.1 碳纳米管纤维 79

3.1.1 碳纳米管与碳纳米管纤维 79

3.1.2 碳纳米管纤维拉曼光谱的基本力学信息 80

3.1.3 碳纳米管纤维宏微观力学性能协同实验 82

3.1.4 碳纳米管纤维多级结构变形机理 83

3.1.5 碳纳米管纤维力学性能建模 90

3.1.6 碳纳米管纤维多级结构的界面强度 92

3.2 碳纳米管薄膜 94

3.2.1 碳纳米管薄膜力学性能实验 95

3.2.2 碳纳米管薄膜材料变形特征 101

3.3 碳纳米管复合材料 101

3.3.1 制备过程 102

3.3.2 拉伸性能 103

3.3.3 讨论 105

3.4 小结 106

参考文献 107

第4章 碳纳米管拉曼应变传感理论与应变花技术 109

4.1 碳纳米管的拉曼效应 109

4.2 碳纳米管拉曼应变传感理论 113

4.2.1 光谱力学模型 113

4.2.2 模型细化与简化 116

4.3 拉曼应变花测量技术 118

4.3.1 拉曼应变花 119

4.3.2 双偏协同／协异拉曼偏振控制 121

4.3.3 传感介质的薄膜制备技术 124

4.4 碳纳米管拉曼应变传感的标定与性能分析 127

4.4.1 样品准备与标定实验 127

4.4.2 传感薄膜的力学与光谱基本性质 129

4.4.3 标定结果 131

4.4.4 应变传感性能与影响机制 136

4.4.5 关于拉曼应变传感理论的讨论 139

4.5 拉曼应变花的测量应用 141

4.6 小结 144

参考文献 144

第5章 纤维复合材料的界面力学行为 147

5.1 聚合物基体 148

5.2 增强纤维 149

5.2.1 表面改性 149

5.2.2 力学性能 151

5.2.3 界面强度 152

5.3 纤维复合材料界面 155

5.3.1 界面微观结构 155

5.3.2 界面结合物化机制 155

5.3.3 界面力学模型 156

5.4 纤维界面微力学 158

5.4.1 界面力学测试方法 158

5.4.2 界面脱粘失效模型 162

5.5 纤维拉出测试 165

5.5.1 试样制备 165

5.5.2 测试过程 166

5.5.3 应力传递行为 167

5.6 纤维／微滴拉伸测试 173

5.6.1 试样制备 173

5.6.2 拉伸测试 175

5.6.3 应力传递行为 177

5.7 纤维／裂纹交互微力学 182

5.7.1 试样制备 182

5.7.2 完整粘接纤维 183

5.7.3 搭桥纤维 188

5.7.4 断裂纤维 194

5.7.5 摩擦滑移 200

5.8 纤维复合材料界面设计 206

5.9 小结 207

参考文献 208

第6章 展望 211

6.1 石墨烯与碳纳米管 211

6.2 纤维与复合材料织物 212

6.3 半导体微器件与薄膜材料 213

6.4 微拉曼光谱力学实验 213

参考文献 215

附录A Origin 8.1软件批处理多峰型拉曼谱线数据流程 217

附录B WiRE 3.2软件批处理单峰型拉曼谱线数据流程 223

附录C 单峰型拉曼谱线数据批处理的Matlab程序 232

索引 236