测试薄膜弯曲疲劳寿命的简易实验

高建亮，王海花，谢 东，，冷永祥，黄 楠

（西南交通大学a.物理科学与技术学院；b.材料先进技术教育部重点实验室，四川 成都610031）

1 引 言

各种功能薄膜材料已在传感器、电子、机械、光化学、生物医学工程等领域得到了广泛的应用.在某些领域的应用中薄膜材料会受到周期性载荷的作用而产生疲劳行为.例如为提高金属血管支架的生物相容性，可在其表面沉积具有抗凝效果的无机薄膜DLC，TiO2或者一些有机药物涂层进行表面改性［1-3］.但是血管支架植入人体后，随着血压周期性的变化，血管支架也会周期性地扩张和收缩［4］，从而对其表面的薄膜产生拉伸、压缩的交变载荷作用.为评判血管支架的使用寿命及服役时的可靠性，亟待建立评估薄膜弯曲疲劳特性的方法.由于这些薄膜通常在纳米或微米数量级，无法用传统的设备和方法对其疲劳特性进行研究.为此国内外学者已开始提出一些新的测试方法和测试手段，比如：余丙军［5］等采用压痕设备对纳米厚度薄膜进行疲劳实验，通过分析接触刚度连续急剧下滑时的循环次数来确定薄膜的疲劳寿命；然而这种方法只能测试薄膜受到的冲击疲劳行为，不适用于薄膜材料弯曲疲劳行为的研究.张广平［6］等利用通电线圈在恒定磁场中所受的电磁力驱动悬臂梁试样的自由端相对其平衡位置做往复振动，从而对各种材料的试样施加疲劳载荷作用；然而该技术没有给出定量确定试样所受载荷……