أهمية اختبار المواد اللينة والمرنة

مثال على العينات اللينة والمرنة للغاية هو النظام الكهروميكانيكي الدقيق. تستخدم النظم الكهروميكانيكية الصغرى في المنتجات التجارية اليومية مثل الطابعات والهواتف المحمولة والسيارات [1]. تشمل استخداماتها أيضًا وظائف خاصة ، مثل أجهزة الاستشعار الحيوية [2] وتجميع الطاقة [3]. بالنسبة لتطبيقاتهم ، يجب أن تكون MEMS قادرة على الانتقال بشكل عكسي بين تكوينها الأصلي إلى تكوين مضغوط بشكل متكرر [4]. لفهم كيفية تفاعل الهياكل مع القوى الميكانيكية ، يمكن إجراء اختبار الضغط. يمكن استخدام اختبار الضغط لاختبار وضبط تكوينات MEMS المختلفة وكذلك اختبار حدود القوة العلوية والسفلية لهذه العينات.

هدف القياس

في دراسة الحالة هذه ، أجرت نانوفيا اختبار ضغط على عينتين مرنين مختلفتين وفريدتين تشبه الزنبرك. نعرض قدرتنا على إجراء الضغط بأحمال منخفضة للغاية وتسجيل الإزاحة الكبيرة مع الحصول على البيانات بدقة عند الأحمال المنخفضة وكيف يمكن تطبيق ذلك على صناعة النظم الكهروميكانيكية الصغرى (MEMS). نظرًا لسياسات الخصوصية ، لن يتم الكشف عن العينات وأصلها في هذه الدراسة

معلمات القياس

ملحوظة: معدل التحميل 1 فولت / دقيقة يتناسب مع ما يقرب من 100 ميكرومتر من الإزاحة عندما تكون المسافة البادئة في الهواء.

النتائج والمناقشة

يمكن رؤية استجابة العينة للقوى الميكانيكية في منحنيات الحمل مقابل العمق. يعرض النموذج A فقط التشوه الخطي المرن مع معلمات الاختبار المذكورة أعلاه. الشكل 2 هو مثال رائع على الاستقرار الذي يمكن تحقيقه لمنحنى الحمل مقابل العمق عند 75μN. نظرًا لاستقرار مستشعرات الحمل والعمق ، سيكون من السهل إدراك أي استجابة ميكانيكية مهمة من العينة.

يعرض النموذج B استجابة ميكانيكية مختلفة من العينة A. بعد 750 ميكرومتر من العمق ، يبدأ السلوك الشبيه بالكسر في الرسم البياني في الظهور. ويظهر ذلك من خلال الانخفاضات الحادة في الحمل عند عمق 850 و 975 ميكرون. على الرغم من السفر بمعدل تحميل مرتفع لأكثر من 1 مم على مدى 8 مليون نيوتن ، فإن مستشعرات الحمل والعمق شديدة الحساسية لدينا تسمح للمستخدم بالحصول على منحنيات الحمل الأنيقة مقابل منحنيات العمق أدناه.

تم حساب الصلابة من جزء التفريغ لمنحنيات الحمل مقابل العمق. يعكس الصلابة مقدار القوة اللازمة لتشويه العينة. لحساب الصلابة هذا ، تم استخدام نسبة Poisson الزائفة البالغة 0.3 نظرًا لأن النسبة الفعلية للمادة غير معروفة. في هذه الحالة ، ثبت أن العينة B أكثر صلابة من العينة A.

خاتمة

تم اختبار عينتين مرنين مختلفتين تحت الضغط باستخدام وحدة نانوفيا الميكانيكية الفاحص. تم إجراء الاختبارات بأحمال منخفضة جدًا (<80 μN) وعلى مدى عمق كبير (> 1 مم). أظهر اختبار الضغط المتدرج بالنانو باستخدام وحدة النانو قدرة الوحدة على اختبار عينات ناعمة ومرنة للغاية. يمكن أن يعالج الاختبار الإضافي لهذه الدراسة كيف يؤثر التحميل الدوري المتكرر على جانب الاسترداد المرن للعينات الشبيهة بالزنبرك عبر خيار التحميل المتعدد لـ Nanovea Mechanical Tester.

لمزيد من المعلومات حول طريقة الاختبار هذه ، لا تتردد في الاتصال بنا على info@nanovea.com وللحصول على ملاحظات تطبيق إضافية ، يرجى تصفح مكتبتنا الرقمية الشاملة لملاحظات التطبيق.

مراجع

[1] "مقدمة ومجالات التطبيق لنظام MEMS." إي هيرالد ، 1 مارس 2017 ، www.eeherald.com/section/design-guide/mems_application_introduction.html.

[2] لويزوس ، لويزوس ألكساندروس ؛ Athanasopoulos، Panagiotis G.؛ فارتي ، كيفن (2012). "النظم الكهروميكانيكية الدقيقة وتكنولوجيا النانو. منصة للعصر التكنولوجي القادم للدعامات ". جراحة الأوعية الدموية داخل الأوعية الدموية ، 46 (8): 605-609. دوى: 10.1177 / 1538574412462637. بميد 23047818.

[3] حاجاتي ، عرمان. سانج جوك كيم (2011). "عرض نطاق واسع للغاية لحصاد الطاقة الكهرضغطية". رسائل الفيزياء التطبيقية. 99 (8): 083105. دوى: 10.1063 / 1.3629551.

[4] فو ، هاوران وآخرون. "الهياكل المتوسطة ثلاثية الأبعاد القابلة للتحويل والأجهزة الإلكترونية الدقيقة بواسطة ميكانيكا الانثناء متعددة الأحجام." مواد الطبيعة 17.3 (2018): 268.