随着材料与器件的小型化与微型化以及薄膜、涂层等先进材料的推广，材料力学性能的测量越来越多地采用纳米压痕技术。在目前的研究与实验测量工作中，Oliver & Pharr的方法(简称O&P方法)占据着主导地位。但是近年来，使用O&P方法进行纳米压痕实验也遇到一些问题，特别是小压痕下硬度值的奇异引发了很多争论。

我所非线性力学国家重点实验室与北京航空航天大学、美国通用汽车公司合作开展了相关研究，通过对纳米压痕硬度读数的影响因素作用机理进行定性和定量分析，给出压痕硬度“尺度效应”的理论解释。该研究对于经典连续介质力学的应用范围以及纳米压痕实验标准的确定有一定意义。

压痕硬度的影响因素包括材料表面吸附、压头尖端半径、试件表面粗糙度、材料粘弹性特性、压痕硬度实验方法等。课题组对材料粘弹性特性的影响进行研究，为今后根据压痕实验的“载荷-位移曲线”来确定粘弹性材料的力学特性奠定了基础。压头尖端半径效应的研究表明，压头尖端半径的存在使得压痕硬度呈现出“尺度效应”，从而以一个新的角度解释了压痕硬度的“尺度效应”。此外，他们还对压痕硬度实验方法本身进行了研究，分析了目前通用的O&P方法并进行了多种种材料的纳米压痕实验，针对该方法在接触深度确定、不同深度范围下方法的适用性进行了说明，并发现由于该方法本身和面积标定存在的问题，会引起压痕硬度在一些深度范围内尤其是在小压痕深度范围内出现奇异性。

相关研究成果发表在Materials Science and Engineering R（2004，影响因子11.89），Journal of Materials Research（20（11）,2005，19（1）,2004, 影响因子1.78），Applied Physics Letters（87（11）,2005，SCI影响因子4.049）上。