公共技术中心承担的中国科学院仪器设备功能开发技术创新项目——纳米压痕仪原位观测复合材料界面结合强度测试装置，于2020年9月通过验收。该项目针对现有纳米压痕仪无法准确测量小尺寸纤维（10-15微米）增强复合材料界面结合强度的技术难题，在保留设备原有功能的基础上，通过创新设计压入装置、样品支撑台及显微成像记录系统，成功构建了集三维力学加载-原位观测-智能分析于一体化的测试平台。该平台接触力控制精度达到0.1 μN，位移分辨率≤5 nm，攻克了传统设备难以检测微米级纤维增强复合材料界面强度的技术瓶颈，获评院级优秀项目。功能拓展后的装置效果图见图1。

项目成果直接支撑了本单位国家重大项目“钍基熔盐核能系统”专项中碳化硅复合材料的研发工作，实现了对SiCf/SiC复合材料界面强度的精准评价（测试结果见图2），并反馈指导复合材料界面相设计的合理性及制备工艺优化。经界面相优化后，材料界面结合强度的测量效率提升30%，数据离散系数<10%，累计指导完成3项工艺改进。此外，开发的技术进一步延伸至GH3535合金微区力学性能分析领域，实现了不同晶粒取向与加工深度对压缩性能影响的定量表征（测量效果见图3）。同时，该项目的新功能为兄弟单位提供了复合材料界面结合强度评估分析服务，为其新材料研发与项目验收提供了关键数据支撑（相关检测报告见图4）。

图1 纳米压痕仪原位观测复合材料界面结合强度测试装置效果图

图2 纳米压痕仪新功能支撑本单位SiC/SiC_f复合材料界面结合强度分析评估工作

                   微柱压缩前                     微柱压缩后

图3 纳米压痕仪拓展的新功能测量GH3535合金不同晶粒取向及不同加工区金属柱

压缩力学性能评估

图4 纳米压痕仪新功能为所外用户提供技术支撑案例