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Archivos mensuales: agosto 2021

Topografía de superficies orgánicas mediante un perfilómetro 3D portátil

TOPOGRAFÍA DE LA SUPERFICIE ORGÁNICA

USO DEL PERFILÓMETRO 3D PORTÁTIL

Preparado por

CRAIG LEISING

INTRODUCCIÓN

La naturaleza se ha convertido en una fuente de inspiración fundamental para el desarrollo de estructuras superficiales mejoradas. La comprensión de las estructuras superficiales que se encuentran en la naturaleza ha dado lugar a estudios de adhesión basados en las patas de los gecos, estudios de resistencia basados en el cambio de textura de los pepinos de mar y estudios de repelencia basados en las hojas, entre otros muchos. Estas superficies tienen un gran número de aplicaciones potenciales, desde la biomedicina hasta la ropa y la automoción. Para que cualquiera de estos avances en materia de superficies tenga éxito, hay que desarrollar técnicas de fabricación que permitan imitar y reproducir las características de la superficie. Es este proceso el que requerirá la identificación y el control.

IMPORTANCIA DEL PERFILADOR ÓPTICO 3D PORTÁTIL SIN CONTACTO PARA SUPERFICIES ORGÁNICAS

Utilizando la tecnología de luz cromática, el NANOVEA Jr25 Portable Perfilador óptico tiene una capacidad superior para medir casi cualquier material. Eso incluye los ángulos únicos y pronunciados, las superficies reflectantes y absorbentes que se encuentran dentro de la amplia gama de características de superficie de la naturaleza. Las mediciones 3D sin contacto proporcionan una imagen 3D completa para brindar una comprensión más completa de las características de la superficie. Sin capacidades 3D, la identificación de las superficies de la naturaleza dependería únicamente de información 2D o imágenes microscópicas, que no proporcionan información suficiente para imitar adecuadamente la superficie estudiada. Comprender toda la gama de características de la superficie, incluidas la textura, la forma y las dimensiones, entre muchas otras, será fundamental para una fabricación exitosa.

La posibilidad de obtener fácilmente resultados de calidad de laboratorio sobre el terreno abre la puerta a nuevas oportunidades de investigación.

OBJETIVO DE MEDICIÓN

En esta aplicación, el NANOVEA Jr25 se utiliza para medir la superficie de una hoja. Existe una lista interminable de parámetros de superficie que pueden calcularse automáticamente tras el escaneo de la superficie en 3D.

Aquí revisaremos la superficie 3D y seleccionaremos
áreas de interés para analizar más a fondo, incluyendo
cuantificar e investigar la rugosidad de la superficie, los canales y la topografía

NANOVEA

JR25

CONDICIONES DE PRUEBA

PROFUNDIDAD DE LA FLECHA

Densidad media de los surcos: 16,471 cm/cm2
Profundidad media de los surcos: 97,428 μm
Profundidad máxima: 359,769 μm

CONCLUSIÓN

En esta aplicación, hemos mostrado cómo el NANOVEA El perfilador óptico sin contacto 3D portátil Jr25 puede caracterizar con precisión tanto la topografía como los detalles a escala nanométrica de la superficie de una hoja en el campo. A partir de estas mediciones de la superficie en 3D, se pueden identificar rápidamente las áreas de interés y luego analizarlas con una lista de estudios interminables (Dimensión, Rugosidad Textura de Acabado, Forma Topografía, Planitud Alabeo Planaridad, Volumen Área, Paso-Altura y otros). Se puede elegir fácilmente una sección transversal 2D para analizar más detalles. Con esta información se pueden investigar ampliamente las superficies orgánicas con un conjunto completo de recursos de medición de superficies. Las áreas especiales de interés podrían analizarse más a fondo con el módulo AFM integrado en los modelos de mesa.

NANOVEA también ofrece perfilómetros portátiles de alta velocidad para la investigación de campo y una amplia gama de sistemas de laboratorio, además de proporcionar servicios de laboratorio.

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Propiedades de adhesión del revestimiento de oro sobre un sustrato de cristal de cuarzo

Propiedades de adhesión del revestimiento de oro

en sustrato de cristal de cuarzo

Preparado por

DUANJIE LI, Doctorado

INTRODUCCIÓN

La microbalanza de cristal de cuarzo (QCM) es un sensor de masa extremadamente sensible capaz de realizar mediciones precisas de pequeñas masas en el rango de los nanogramos. La QCM mide el cambio de masa en la superficie mediante la detección de variaciones en la frecuencia de resonancia del cristal de cuarzo con dos electrodos fijados a cada lado de la placa. La capacidad de medir pesos extremadamente pequeños lo convierte en un componente clave en una variedad de instrumentos de investigación e industriales para detectar y controlar la variación de masa, adsorción, densidad y corrosión, etc.

IMPORTANCIA DE LA PRUEBA DEL RASGUÑO PARA EL QCM

Al ser un dispositivo extremadamente preciso, el QCM mide el cambio de masa hasta 0,1 nanogramos. Cualquier pérdida de masa o delaminación de los electrodos en la placa de cuarzo será detectada por el cristal de cuarzo y causará errores de medición significativos. En consecuencia, la calidad intrínseca del revestimiento del electrodo y la integridad interfacial del sistema de revestimiento/sustrato desempeñan un papel esencial en la realización de una medición de masa precisa y repetible. El ensayo de micro rayado es una medida comparativa ampliamente utilizada para evaluar las propiedades relativas de cohesión o adhesión de los revestimientos, basada en la comparación de las cargas críticas a las que aparecen los fallos. Es una herramienta superior para el control de calidad fiable de los QCM.

OBJETIVO DE MEDICIÓN

En esta aplicación, el NANOVEA Probador Mecánico, en modo Micro Scratch, se utiliza para evaluar la fuerza cohesiva y adhesiva del recubrimiento de oro sobre el sustrato de cuarzo de una muestra de QCM. Nos gustaría mostrar la capacidad de la NANOVEA Probador mecánico en la realización de pruebas de micro rayado en una muestra delicada con alta precisión y repetibilidad.

NANOVEA

PB1000

nanoindentador y rayador Nanovea PB1000
CONDICIONES DE PRUEBA

El NANOVEA Se utilizó el probador mecánico PB1000 para realizar los ensayos de micro rayado en una muestra de QCM utilizando los parámetros de ensayo que se resumen a continuación. Se realizaron tres arañazos para garantizar la reproducibilidad de los resultados.

TIPO DE CARGA: Progresiva

CARGA INICIAL

0.01 N

CARGA FINAL

30 N

ATMOSFERA: Aire 24°C

VELOCIDAD DE DESLIZAMIENTO

2 mm/min

DISTANCIA DE DESLIZAMIENTO

2 mm

RESULTADOS Y DISCUSIÓN

La huella completa de la micro raya en la muestra de QCM se muestra en FIGURA 1. En la FIGURA 2 se muestran los comportamientos de fallo a diferentes cargas críticasdonde la carga crítica, LC1 se define como la carga a la que se produce el primer signo de fallo del adhesivo en la pista de rayado, LC2 es la carga después de la cual se producen fallos adhesivos repetitivos, y LC3 es la carga a la que el recubrimiento se desprende completamente del sustrato. Se puede observar que a LC1 de 11,15 N, el primer signo de fallo del revestimiento. 

Como la carga normal sigue aumentando durante el ensayo de micro rayado, se producen fallos repetitivos del adhesivo después de LC2 de 16,29 N. Cuando LC3 de 19,09 N, el revestimiento se desprende completamente del sustrato de cuarzo. Estas cargas críticas pueden utilizarse para comparar cuantitativamente la resistencia cohesiva y adhesiva del revestimiento y seleccionar el mejor candidato para las aplicaciones previstas.

FIGURA 1: Pista de microrrayado completa en la muestra de QCM.

FIGURA 2: Pista de microrrayado a diferentes cargas críticas.

FIGURA 3 traza la evolución del coeficiente de fricción y de la profundidad que puede proporcionar más información sobre la progresión de los fallos del revestimiento durante el ensayo de microrrayado.

FIGURA 3: Evolución del COF y de la profundidad durante el ensayo de micro scratch.

CONCLUSIÓN

En este estudio, mostramos que el NANOVEA Mechanical Tester realiza ensayos de microarañazos fiables y precisos en una muestra de QCM. Mediante la aplicación de cargas linealmente crecientes de forma controlada y estrechamente supervisada, la medición del rayado permite a los usuarios identificar la carga crítica en la que se produce el típico fallo del revestimiento cohesivo y adhesivo. Proporciona una herramienta superior para evaluar y comparar cuantitativamente la calidad intrínseca del revestimiento y la integridad interfacial del sistema de revestimiento/sustrato para QCM.

Los módulos Nano, Micro o Macro del NANOVEA Todos los comprobadores mecánicos incluyen modos de indentación, rayado y desgaste conformes a las normas ISO y ASTM, lo que proporciona la gama de pruebas más amplia y fácil de usar disponible en un solo sistema. NANOVEAes una solución ideal para determinar toda la gama de propiedades mecánicas de revestimientos, películas y sustratos finos o gruesos, blandos o duros, incluyendo la dureza, el módulo de Young, la resistencia a la fractura, la adhesión, la resistencia al desgaste y muchas otras.

Además, se dispone de un perfilador 3D sin contacto y un módulo AFM opcionales para obtener imágenes 3D de alta resolución de la indentación, el rayado y la huella de desgaste, además de otras mediciones de superficie, como la rugosidad y el alabeo.

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