GB/T 47101-2026 表面化学分析 扫描探针显微术 用原子力显微镜和两点JKR法测量柔顺材料弹性模量的程序

ICS7104040

CCSG.04.

中华人民共和国国家标准

GB/T47101—2026/ISO212222020

:

表面化学分析扫描探针显微术

用原子力显微镜和两点JKR法测量

柔顺材料弹性模量的程序

Surfacechemicalanalysis—Scanningprobemicroscopy—Procedureforthe

determinationofelasticmoduliforcompliantmaterialsusingatomicforce

microscopeandthetwo-pointJKRmethod

ISO212222020IDT

(:,)

2026-01-28发布2026-08-01实施

国家市场监督管理总局发布

国家标准化管理委员会

GB/T47101—2026/ISO212222020

:

目次

前言

…………………………Ⅲ

引言

…………………………Ⅳ

范围

1………………………1

规范性引用文件

2…………………………1

术语和定义

3………………1

符号和缩略语

4……………3

接触力学综述

5……………4

弹性模量测定程序

6………………………5

附录资料性测量示例

A()………………9

附录资料性实验室间比对结果

B()……………………12

参考文献

……………………14

Ⅰ

GB/T47101—2026/ISO212222020

:

前言

本文件按照标准化工作导则第部分标准化文件的结构和起草规则的规定

GB/T1.1—2020《1:》

起草

。

本文件等同采用表面化学分析扫描探针显微术用原子力显微镜和两点

ISO21222:2020《JKR

法测量柔顺材料弹性模量的程序

》。

请注意本文件的某些内容可能涉及专利本文件的发布机构不承担识别专利的责任

。。

本文件由全国表面化学分析标准化技术委员会提出并归口

(SAC/TC608)。

本文件起草单位中山大学广西大学暨南大学

:、、。

本文件主要起草人龚力杨慕紫杨皓谢伟广谢方艳丁喜冬陈建

:、、、、、、。

Ⅲ

GB/T47101—2026/ISO212222020

:

引言

原子力显微镜是扫描探针显微镜

(AtomicForceMicroscope,AFM)(ScanningProbeMicroscope,

家族的一员它是通过探针在表面上进行机械扫描来实现表面成像在中针尖位于悬臂

SPM),。AFM,

梁自由端并与表面产生相互作用该表面相互作用力通过监测柔顺悬臂梁的偏折位移获得除此之外

,。,

还可以提供表面的拓扑形貌力学和化学信息这取决于操作模式和探针针尖的性质各类应用

AFM、,。

都需要精确的力测量和样品形变测量尤其是测定柔顺材料表面的弹性模量如有机物和聚合物对于

,,。

力的定量测量有必要选择适当的接触力学模型来计算弹性模量并使用适当的计算程序

,,。

本文件描述了使用测定柔顺材料弹性模量的程序在柔顺材料表面获得力距离曲线并基

AFM。-,

于两点法进行弹性模量计算

Johnson-Kendall-Roberts(JKR)。

Ⅳ

GB/T47101—2026/ISO212222020

:

表面化学分析扫描探针显微术

用原子力显微镜和两点JKR法测量

柔顺材料弹性模量的程序

1范围

本文件描述了使用原子力显微镜测量柔顺材料弹性模量的程序通过测量柔顺材料表面

(AFM)。

的力距离曲线并使用基于模型理论的两点法进行分析

-,JKR。

本文件适用于弹性模量范围为的柔顺材料空间分辨取决于探针和表面

100kPa~1GPa。AFM

之间的接触半径通常约为

,10nm~20nm。

2规范性引用文件

下列文件中的内容通过文中的规范性引用而构成本文件必不可少的条款其中注日期的引用文

。,

件仅该日期对应的版本适用于本文件不注日期的引用文件其最新版本包括所有的修改单适用于

,;,()

本文件

。

表面化学分析扫描探针显微术悬臂梁法向弹性常数的测定

ISO11775(Surfacechemical

analysis—Scanning-probemicroscopy—Determinationofcantilevernormalspringconstants)

注表面化学分析扫描探针显微术悬臂梁法向弹性常数的测定

:GB/T42543—2023(ISO11775:2015,IDT)

表面化学分析词汇第部分扫描探针显微术术语

ISO18115-22:(Surfacechemicalanalysis—

Vocabulary—Part2:Termsusedinscanning-probemicroscopy)

注表面化学分析词汇第部分扫描探针显微术术

:GB/T22461.2—20232:(ISO18115-2:2021,MOD)

3术语和定义

界定的以及下列术语和定义适用于本文件

ISO18115-2。

31

.

力-距离曲线force-distancecurve

力-位移曲线force-displacementcurve

操作模式下的力和距离数值对该模式下探针设置在固定xy的位置探针针尖在表面上

AFM。(,),

向上或向下移动的同时测量探针的受力

。

注通常使用悬臂梁偏折位移监测力

:。

来源

[:ISO18115-2:2013,5.56]

32

.

法向弹性常数normalspringconstant

弹性常数springconstant

力常数forceconstant

k

z

探针针尖施加的法向力与探针悬臂梁在针尖位置上偏折的商

AFM。

注1法向弹性常数通常称为弹性常数当需要将其与横向弹性常数区分时则使用完整的术语

:。,。

1