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AR Kategorie: Eindrücken | Härte und Elastizität
Nanomechanische Charakterisierung von Federkonstanten
Die Fähigkeit einer Feder, mechanische Energie zu speichern, hat eine lange Nutzungsgeschichte. Von Bögen für die Jagd bis hin zu Türschlössern - die Federtechnik gibt es schon seit vielen Jahrhunderten. Heutzutage sind wir auf Federn angewiesen, sei es bei Matratzen, Kugelschreibern oder der Federung von Autos, da sie in unserem täglichen Leben eine wichtige Rolle spielen. Bei einer so großen Vielfalt an Verwendungszwecken und Konstruktionen ist die Fähigkeit, ihre mechanischen Eigenschaften zu quantifizieren, unerlässlich.
Mechanische Breitansicht Kartenauswahltool
Wir alle kennen den Ausdruck "Zeit ist Geld". Deshalb suchen viele Unternehmen ständig nach Methoden, um verschiedene Prozesse zu beschleunigen und zu verbessern - das spart Zeit. Wenn es um die Prüfung von Eindrücken geht, können Geschwindigkeit, Effizienz und Präzision in einen Qualitätskontroll- oder F&E-Prozess integriert werden, wenn eines unserer mechanischen Nanovea-Prüfgeräte verwendet wird. In diesem Anwendungsbericht zeigen wir Ihnen eine einfache Möglichkeit, mit unserem Nanovea Mechanical Tester und den Softwarefunktionen Broad View Map und Selection Tool Zeit zu sparen.
Klicken Sie hier, um den vollständigen Anwendungshinweis zu lesen!
Präzise lokalisierte Glasübergänge mit Nanoindentation DMA
Präzise lokalisierte Glasübergänge mit Nanoindentation DMA
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Stellen Sie sich ein Szenario vor, in dem eine Schüttgutprobe gleichmäßig und mit konstanter Geschwindigkeit erhitzt wird. Wenn ein Schüttgut erwärmt wird und sich seinem Schmelzpunkt nähert, beginnt es seine Steifigkeit zu verlieren. Wenn periodische Eindrücke (Härteprüfungen) mit der gleichen Zielkraft durchgeführt werden, sollte die Tiefe jedes Eindrucks ständig zunehmen, da die Probe weicher wird (siehe Abbildung 1). Dies setzt sich fort, bis die Probe zu schmelzen beginnt. An diesem Punkt ist eine starke Zunahme der Tiefe pro Eindruck zu beobachten. Auf der Grundlage dieses Konzepts kann die Phasenveränderung in einem Material durch dynamische Schwingungen mit einer festen Kraftamplitude und die Messung der Auslenkung, d. h. die Dynamisch-Mechanische Analyse (DMA), beobachtet werden.
Lesen Sie über den präzisen lokalisierten Glasübergang!
Messung der Spannungsrelaxation mittels Nanoindentation
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UND NUN ZU IHRER BEWERBUNG
Kompression auf weichen, flexiblen Materialien
Wichtigkeit der Prüfung weicher, flexibler Materialien
Ein Beispiel für sehr weiche und flexible Proben ist ein mikroelektromechanisches System. MEMS werden in alltäglichen kommerziellen Produkten wie Druckern, Mobiltelefonen und Autos verwendet [1]. Sie werden auch für spezielle Funktionen wie Biosensoren [2] und Energiegewinnung [3] verwendet. Für ihre Anwendungen müssen MEMS in der Lage sein, wiederholt reversibel zwischen ihrer ursprünglichen Konfiguration und einer komprimierten Konfiguration zu wechseln [4]. Um zu verstehen, wie die Strukturen auf mechanische Kräfte reagieren, können Kompressionstests durchgeführt werden. Kompressionstests können genutzt werden, um verschiedene MEMS-Konfigurationen zu testen und abzustimmen sowie obere und untere Kraftgrenzen für diese Proben zu testen.
Der Nanovea Mechanischer Tester Nano Die Fähigkeit des Moduls, Daten bei sehr geringen Lasten und einer Distanz von über 1 mm genau zu erfassen, macht es ideal für die Prüfung weicher und flexibler Proben. Durch die Verwendung unabhängiger Last- und Tiefensensoren hat eine große Eindringkörperverschiebung keinen Einfluss auf die Messwerte des Lastsensors. Die Möglichkeit, Schwachlasttests über einen Bereich von mehr als 1 mm Eindringkörperweg durchzuführen, macht unser System im Vergleich zu anderen Nanoindentationssystemen einzigartig. Im Vergleich dazu liegt eine angemessene Verfahrstrecke für ein nanoskaliges Eindrucksystem typischerweise unter 250 μm.
Messung Zielsetzung
In dieser Fallstudie führte Nanovea Kompressionstests an zwei völlig unterschiedlichen flexiblen, federähnlichen Proben durch. Wir zeigen, dass wir in der Lage sind, Kompressionstests bei sehr geringen Belastungen durchzuführen und große Auslenkungen aufzuzeichnen, während wir gleichzeitig genaue Daten bei geringen Belastungen erhalten, und wie dies in der MEMS-Industrie angewendet werden kann. Aus Gründen des Datenschutzes werden die Proben und ihre Herkunft in dieser Studie nicht veröffentlicht.
Messparameter
Hinweis: Die Belastungsrate von 1 V/min ist proportional zu einer Verschiebung von etwa 100 μm, wenn sich der Eindringkörper in der Luft befindet.
Ergebnisse und Diskussion
Die Reaktion der Probe auf die mechanischen Kräfte ist aus den Kurven Last/Tiefe ersichtlich. Probe A zeigt nur eine lineare elastische Verformung mit den oben genannten Prüfparametern. Abbildung 2 ist ein gutes Beispiel für die Stabilität, die für eine Last-Tiefen-Kurve bei 75μN erreicht werden kann. Aufgrund der Stabilität der Last- und Tiefensensoren wäre es einfach, eine signifikante mechanische Reaktion der Probe zu erkennen.
Probe B zeigt eine andere mechanische Reaktion als Probe A. Nach 750 μm Tiefe beginnt das Diagramm ein bruchähnliches Verhalten zu zeigen. Dies ist an den starken Lastabfällen bei 850 und 975 μm Tiefe zu erkennen. Trotz einer hohen Belastungsrate von mehr als 1 mm über einen Bereich von 8 mN ermöglichen unsere hochempfindlichen Belastungs- und Tiefensensoren dem Benutzer, die nachstehenden glatten Kurven zwischen Belastung und Tiefe zu erhalten.
Die Steifigkeit wurde aus dem Entlastungsanteil der Last-Tiefen-Kurven berechnet. Die Steifigkeit gibt an, wie viel Kraft erforderlich ist, um die Probe zu verformen. Für diese Steifigkeitsberechnung wurde eine Pseudo-Poissonzahl von 0,3 verwendet, da die tatsächliche Zahl des Materials nicht bekannt ist. In diesem Fall erwies sich Probe B als steifer als Probe A.
Schlussfolgerung
Zwei verschiedene flexible Proben wurden mit dem Nanomodul des Nanovea-Mechanik-Testers auf Druck geprüft. Die Tests wurden bei sehr geringen Belastungen (1mm) durchgeführt. Die Druckprüfung im Nanomaßstab mit dem Nanomodul hat gezeigt, dass das Modul in der Lage ist, sehr weiche und flexible Proben zu prüfen. Weitere Tests für diese Studie könnten sich damit befassen, wie wiederholte zyklische Belastungen den Aspekt der elastischen Erholung der federähnlichen Proben über die Mehrfachbelastungsoption des Nanovea-Mechanik-Testers beeinflussen.
Wenn Sie weitere Informationen zu dieser Prüfmethode wünschen, wenden Sie sich bitte an info@nanovea.com. Weitere Anwendungshinweise finden Sie in unserer umfangreichen digitalen Bibliothek mit Anwendungshinweisen.
Referenzen
[1] "Einführung und Anwendungsbereiche für MEMS". EEHerald, 1 Mar. 2017, www.eeherald.com/section/design-guide/mems_application_introduction.html.
[2] Louizos, Louizos-Alexandros; Athanasopoulos, Panagiotis G.; Varty, Kevin (2012). "Microelectromechanical Systems and Nanotechnology. A Platform for the Next Stent Technological Era". Vasc Endovascular Surg.46 (8): 605–609. doi:10.1177/1538574412462637. PMID 23047818.
[3] Hajati, Arman; Sang-Gook Kim (2011). "Ultra wide bandwidth piezoelectric energy harvesting". AppliedPhysics Letters. 99 (8): 083105. doi:10.1063/1.3629551.
[4] Fu, Haoran, et al. "Morphable 3D mesostructures and microelectronic devices by multistable bucklingmechanics." Nature materials 17.3 (2018): 268.
UND NUN ZU IHRER BEWERBUNG
Mechanische Eigenschaften von Siliziumkarbid-Waferbeschichtungen
Das Verständnis der mechanischen Eigenschaften von Siliziumkarbid-Wafer-Beschichtungen ist entscheidend. Der Herstellungsprozess für mikroelektronische Bauelemente kann über 300 verschiedene Verarbeitungsschritte umfassen und zwischen sechs und acht Wochen dauern. Während dieses Prozesses muss das Wafersubstrat in der Lage sein, den extremen Bedingungen der Herstellung standzuhalten, da ein Versagen in jedem Schritt zu Zeit- und Geldverlusten führen würde. Die Prüfung von HärteUm sicherzustellen, dass es nicht zu einem Ausfall kommt, müssen Haftung/Kratzfestigkeit und COF/Verschleißrate des Wafers bestimmte Anforderungen erfüllen, um den Bedingungen während des Herstellungs- und Anwendungsprozesses standzuhalten.
Mechanische Eigenschaften von Siliziumkarbid-Waferbeschichtungen
Nanoindentation von Polymerfilmen bei kontrollierter Luftfeuchtigkeit
Die mechanischen Eigenschaften von Polymeren ändern sich, wenn die Umgebungsfeuchtigkeit ansteigt. Transiente Feuchtigkeitseffekte, auch mechano-sorptive Effekte genannt, treten auf, wenn das Polymer einen hohen Feuchtigkeitsgehalt aufnimmt und ein beschleunigtes Kriechverhalten zeigt. Die höhere Kriechnachgiebigkeit ist das Ergebnis komplexer kombinierter Effekte wie erhöhte molekulare Mobilität, sorptionsbedingte physikalische Alterung und sorptionsbedingte Spannungsgradienten.
Daher ist ein zuverlässiger und quantitativer Test (Feuchtigkeits-Nanoindentation) des sorptionsbedingten Einflusses auf das mechanische Verhalten von Polymermaterialien bei unterschiedlichen Feuchtigkeitsgraden erforderlich. Das Nanomodul des Nanovea-Mechanik-Testers bringt die Last durch einen hochpräzisen Piezo auf und misst direkt die Entwicklung von Kraft und Verschiebung. Ein Isoliergehäuse sorgt für eine gleichmäßige Luftfeuchtigkeit rund um die Eindringspitze und die Probenoberfläche, wodurch die Messgenauigkeit gewährleistet und der Einfluss der durch den Feuchtigkeitsgradienten verursachten Drift minimiert wird.
Nanoindentation von Polymerfilmen bei kontrollierter Luftfeuchtigkeit
Mechanische und tribologische Eigenschaften von Kohlenstofffasern
In Kombination mit dem Verschleißtest von Tribometer und Oberflächenanalyse mit dem optischen 3D-Profilometer, wir
die Vielseitigkeit und Genauigkeit der Nanovea-Geräte bei der Prüfung von Verbundwerkstoffen zu demonstrieren
mit gerichteten mechanischen Eigenschaften.
Mechanische und tribologische Eigenschaften von Kohlenstofffasern
Biomechanische Härtebewertung von Gewebe
Die Fähigkeit, mechanische Eigenschaften im Bereich der Biowissenschaften genau zu messen, ist in letzter Zeit zu einem wichtigen Aspekt vieler aktueller Studien geworden. In einigen Fällen hat das Verständnis der mechanischen Eigenschaften weicher biologischer Oberflächen dazu beigetragen, die mechanischen Auswirkungen von Krankheiten aufzudecken. Das Verständnis mechanischer Eigenschaften bietet einen Kontext zur Identifizierung des lokalen mechanischen Verhaltens, das mit bestimmten Änderungen verbunden ist. Auch bei der Entwicklung künstlicher Biomaterialien ist es von entscheidender Bedeutung. In dieser Anwendung ist das Nanovea Mechanischer Tester, In Nanoindentation wird zur Untersuchung der biomechanischen Härte und des Elastizitätsmoduls von 3 verschiedenen Bereichen des Schinkens (Fett, helles Fleisch und dunkles Fleisch) verwendet.
Bewertung der Zahnhärte durch Nanoindentation
Bei dieser Anwendung wird das Nanovea Mechanischer Tester, In Nanoindentation Modus wird zur Untersuchung der Härte und des Elastizitätsmoduls von Dentin, Karies und Pulpa eines Zahns verwendet. Der kritischste Aspekt bei Nanoidentationstests ist die Sicherung der Probe. Hier haben wir einen aufgeschnittenen Zahn genommen und mit Epoxidharz befestigt, so dass alle drei interessierenden Bereiche für die Tests frei liegen.
3-Punkt-Biegeprüfung mittels Mikroindentation
Bei dieser Anwendung wird das Nanovea Mechanischer Tester, In Mikroindentation wird zur Messung der Biegefestigkeit (unter Verwendung der 3-Punkt-Biegung) von Stabproben verschiedener Größe (Nudeln) verwendet, um eine Reihe von Daten zu zeigen. Es wurden 2 verschiedene Durchmesser gewählt, um sowohl elastische als auch spröde Eigenschaften zu demonstrieren. Mit Hilfe eines flachen Eindringkörpers zur Aufbringung einer Punktlast wird die Steifigkeit (Elastizitätsmodul) bestimmt und die kritischen Lasten ermittelt, bei denen die Probe bricht.
