中科院力學(xué)所非線性力學(xué)國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室與北京航空航天大學(xué)、美國(guó)通用汽車公司合作開展研究，通過對(duì)納米壓痕硬度讀數(shù)的影響因素作用機(jī)理進(jìn)行定性和定量分析，給出壓痕硬度“尺度效應(yīng)”的理論解釋。該研究對(duì)于經(jīng)典連續(xù)介質(zhì)力學(xué)的應(yīng)用范圍以及納米壓痕實(shí)驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)的確定有一定意義。 壓痕硬度的影響因素包括材料表面吸附、壓頭尖端半徑、試件表面粗糙度、材料粘彈性特性、壓痕硬度實(shí)驗(yàn)方法等。課題組對(duì)材料粘彈性特性的影響進(jìn)行研究，為今后根據(jù)壓痕實(shí)驗(yàn)的“載荷-位移曲線”來確定粘彈性材料的力學(xué)特性奠定了基礎(chǔ)。壓頭尖端半徑效應(yīng)的研究表明，壓頭尖端半徑的存在使得壓痕硬度呈現(xiàn)出“尺度效應(yīng)”，從而以一個(gè)新的角度解釋了壓痕硬度的“尺度效應(yīng)”。此外，他們還對(duì)壓痕硬度實(shí)驗(yàn)方法本身進(jìn)行了研究，分析了目前通用的O&P方法并進(jìn)行了多種種材料的納米壓痕實(shí)驗(yàn)，針對(duì)該方法在接觸深度確定、不同深度范圍下方法的適用性進(jìn)行了說明，并發(fā)現(xiàn)由于該方法本身和面積標(biāo)定存在的問題，會(huì)引起壓痕硬度在一些深度范圍內(nèi)尤其是在小壓痕深度范圍內(nèi)出現(xiàn)奇異性。 隨著材料與器件的小型化與微型化以及薄膜、涂層等先進(jìn)材料的推廣，材料力學(xué)性能的測(cè)量越來越多地采用納米壓痕技術(shù)。在目前的研究與實(shí)驗(yàn)測(cè)量工作中，Oliver & Pharr的方法(簡(jiǎn)稱O&P方法)占據(jù)著主導(dǎo)地位。但是近年來，使用O&P方法進(jìn)行納米壓痕實(shí)驗(yàn)也遇到一些問題，特別是小壓痕下硬度值的奇異引發(fā)了很多爭(zhēng)論。