微米纖維楊氏模量的靜電共振測量

宰民明，侯麗珍, 王世良

(1.湖南師范大學 物理與電子科學學院，低維量子結構與調控教育部重點實驗室，湖南 長沙 410081；2.中南大學 物理與電子學院，湖南 長沙 410083)

楊氏模量是表征固體材料抵抗形變能力的重要物理量，它反映了材料彈性形變與內應力的關系，是工程技術中機械構件選材時的重要參數之一. 因此，楊氏模量的精確測定不僅對材料力學性能研究具有極其重要的意義，而且對機械零部件的設計、制造和性能等也極其重要[1].同時，楊氏模量的測量也被作為物理學中的一種基本測量，出現在幾乎所有的高校普通物理實驗中.目前的普通物理實驗通常是通過拉伸、壓縮、彎曲或扭轉等靜態測量法來測量宏觀材料的楊氏模量，因為與這些靜態測量法所對應的物理概念比較清晰和直觀，而且測試過程相對簡單.然而，靜態測量方法通常需要比較大的載荷，且對脆性材料和高溫環境不適用[2].因此，也有部分《大學物理實驗》教材將“動態法測量固體材料楊氏模量”作為基本性實驗或者綜合應用性實驗，通過測量兩端自由的細長桿或者一端固定的懸臂梁的基頻共振頻率(取代固有頻率)獲得楊氏模量[3-10].

近年來，微細纖維材料(包括直徑在100 μm以下的各種連續微/納纖維、微米晶須、納米線和納米管等)的制備技術、性能和應用等方面的研究吸引了各個學科領域的廣泛關注.作為一類特殊的新材料，微細纖維現已被廣泛應用于紡織、微納……