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AR Categoría: Pruebas de laboratorio
Análisis mecánico dinámico con nanoindentación
La calidad de los tapones depende en gran medida de sus propiedades mecánicas y físicas. Su capacidad para sellar el vino puede identificarse con estos importantes factores: flexibilidad, aislamiento, resiliencia e impermeabilidad al gas y a los líquidos. Al realizar pruebas de análisis mecánico dinámico (DMA), sus propiedades de flexibilidad y resiliencia pueden medirse con un método cuantificable. Estas propiedades se caracterizan con el probador mecánico Nanovea Nanoindentaion en forma de módulo de Young, módulo de almacenamiento, módulo de pérdida y tan delta (tan (δ)). Otros datos que pueden obtenerse de las pruebas DMA son el desplazamiento de fase, la dureza, la tensión y la deformación del material.
Propiedades mecánicas de los recubrimientos de obleas de carburo de silicio
Comprender las propiedades mecánicas de los recubrimientos de obleas de carburo de silicio es fundamental. El proceso de fabricación de dispositivos microelectrónicos puede tener más de 300 pasos de procesamiento diferentes y puede durar entre seis y ocho semanas. Durante este proceso, el sustrato de la oblea debe ser capaz de soportar las condiciones extremas de fabricación, ya que un fallo en cualquier paso supondría la pérdida de tiempo y dinero. Las pruebas de durezaLa resistencia a la adherencia y a los arañazos y la tasa de desgaste de la oblea deben cumplir ciertos requisitos para sobrevivir a las condiciones impuestas durante el proceso de fabricación y aplicación para asegurar que no se produzca un fallo.
Propiedades mecánicas de los recubrimientos de obleas de carburo de silicio
Prueba de micro raspado del revestimiento polimérico
Prueba del rasguño se ha convertido en uno de los métodos más aplicados para evaluar la resistencia cohesiva y adhesiva de los revestimientos. La carga crítica, en la que se produce un determinado tipo de fallo del revestimiento a medida que la carga aplicada aumenta progresivamente, se considera una herramienta fiable para determinar y comparar las propiedades adhesivas y cohesivas de los revestimientos. El indentador más utilizado para el ensayo de rayado es el indentador cónico de diamante Rockwell. Sin embargo, cuando el ensayo de rayado se realiza en el recubrimiento polimérico blando depositado sobre un sustrato frágil como la oblea de silicio, el indentador cónico tiende a atravesar el recubrimiento formando surcos en lugar de crear grietas o delaminaciones. El agrietamiento de la frágil oblea de silicio tiene lugar cuando la carga aumenta. Por lo tanto, es vital desarrollar una nueva técnica para evaluar las propiedades de cohesión o adhesión de los revestimientos blandos sobre un sustrato frágil.
ASTM D7187 Efecto de la temperatura mediante nanoscratching
ASTM D7187, la resistencia de la pintura a los arañazos y al deterioro desempeña un papel fundamental en su uso final. La pintura para automóviles susceptible de sufrir arañazos dificulta y encarece su mantenimiento y reparación. Se han desarrollado diferentes arquitecturas de revestimiento de la imprimación, la capa base y la capa transparente para conseguir la mejor resistencia a los arañazos y a las marcas. Pruebas de nano-rascado ha sido desarrollado como un método de prueba estándar para medir los aspectos mecánicos del comportamiento al rayado/marcado de los recubrimientos de pintura, tal como se describe en la norma ASTM D7187. Durante el ensayo de rayado se producen diferentes mecanismos de deformación elemental, a saber, la deformación elástica, la deformación plástica y la fractura, con diferentes cargas. Proporciona una evaluación cuantitativa de la resistencia plástica y la resistencia a la fractura de los revestimientos de pintura.
Desgaste por abrasión de textiles mediante tribómetro
La medición de la resistencia a la abrasión de los tejidos es un gran reto. Son muchos los factores que intervienen durante el ensayo, entre ellos las propiedades mecánicas de las fibras, la estructura de los hilos y la trama de los tejidos. Esto puede dar lugar a una escasa reproducibilidad de los resultados de las pruebas y dificultar la comparación de los valores comunicados por distintos laboratorios. El rendimiento del desgaste de los tejidos es fundamental para los fabricantes, distribuidores y minoristas de la cadena de producción textil. Una prueba bien controlada, cuantificable y reproducible Tribómetro La medición de la resistencia al desgaste es crucial para garantizar un control de calidad fiable de la producción de tejidos.
Medición de la fricción del revestimiento de vidrio autolimpiable
El revestimiento de vidrio autolimpiable posee una baja energía superficial que repele tanto el agua como los aceites. Este revestimiento crea una superficie de vidrio fácil de limpiar y antiadherente que la protege contra la suciedad y las manchas. El revestimiento de fácil limpieza reduce sustancialmente el uso de agua y energía en la limpieza del vidrio. No requiere detergentes químicos fuertes y tóxicos, por lo que es una opción ecológica para una amplia variedad de aplicaciones residenciales y comerciales, como espejos, cristales de ducha, ventanas y parabrisas.
Medición de la fricción del revestimiento de vidrio autolimpiable
Medición de la tensión y la deformación por nanoindentación cíclica
Medición de la tensión y la deformación por nanoindentación cíclica
Más información
Importancia de la nanoindentación
Mediciones continuas de la rigidez (CSM) obtenidas mediante nanoindentación revela la relación tensión-deformación de los materiales con métodos mínimamente invasivos. A diferencia de los métodos tradicionales de ensayo de tracción, la nanoindentación proporciona datos de tensión-deformación a escala nanométrica sin necesidad de un gran instrumento. La curva tensión-deformación proporciona información crucial sobre el umbral entre el comportamiento elástico y plástico a medida que la muestra se somete a cargas crecientes. El CSM permite determinar el límite elástico de un material sin necesidad de equipos peligrosos.
La nanoindentación proporciona un método fiable y fácil de usar para investigar rápidamente los datos de tensión-deformación. Además, la medición del comportamiento de la tensión-deformación en la nanoescala permite estudiar propiedades importantes en pequeños revestimientos y partículas de los materiales a medida que éstos avanzan. La nanoindentación proporciona información sobre el límite elástico y el límite de fluencia, además de la dureza, el módulo elástico, la fluencia, la resistencia a la fractura, etc., lo que la convierte en un instrumento de metrología versátil.
Los datos de tensión-deformación proporcionados por la nanoindentación en este estudio identifican el límite elástico del material al adentrarse sólo 1,2 micras en la superficie. Utilizamos el CSM para determinar cómo se desarrollan las propiedades mecánicas de los materiales a medida que el penetrador se adentra en la superficie. Esto es especialmente útil en aplicaciones de películas finas, donde las propiedades pueden depender de la profundidad. La nanoindentación es un método mínimamente invasivo para confirmar las propiedades de los materiales en las muestras de ensayo.
El ensayo CSM es útil para medir las propiedades del material en función de la profundidad. Se pueden realizar ensayos cíclicos con cargas constantes para determinar las propiedades más complejas del material. Esto puede ser útil para estudiar la fatiga o eliminar el efecto de la porosidad para obtener el verdadero módulo elástico.
Objetivo de medición
En esta aplicación, el probador mecánico Nanovea utiliza CSM para estudiar la dureza y el módulo elástico frente a la profundidad y los datos de tensión-deformación en una muestra de acero estándar. Se eligió el acero por sus características comúnmente reconocidas para mostrar el control y la precisión de los datos de tensión-deformación a nanoescala. Se utilizó una punta esférica con un radio de 5 micras para alcanzar tensiones suficientemente altas más allá del límite elástico del acero.
Condiciones y procedimientos de prueba
Se utilizaron los siguientes parámetros de indentación:
Resultados:
El aumento de la carga durante las oscilaciones proporciona la siguiente curva de profundidad frente a la carga. Se realizaron más de 100 oscilaciones durante la carga para encontrar los datos de tensión-deformación a medida que el penetrador penetra en el material.
Determinamos la tensión y la deformación a partir de la información obtenida en cada ciclo. La carga y la profundidad máximas en cada ciclo nos permiten calcular la tensión máxima aplicada en cada ciclo al material. La deformación se calcula a partir de la profundidad residual en cada ciclo a partir de la descarga parcial. Esto nos permite calcular el radio de la huella residual dividiendo el radio de la punta para obtener el factor de deformación. El trazado de la tensión frente a la deformación del material muestra las zonas elástica y plástica con la correspondiente tensión límite elástica. Nuestras pruebas determinaron que la transición entre las zonas elástica y plástica del material se sitúa en torno a 0,076 de tensión con un límite elástico de 1,45 GPa.
Cada ciclo actúa como una única muesca, de modo que a medida que aumentamos la carga, realizamos pruebas a varias profundidades controladas en el acero. Así, la dureza y el módulo elástico en función de la profundidad pueden representarse directamente a partir de los datos obtenidos para cada ciclo.
A medida que el indentador se adentra en el material, vemos que la dureza aumenta y el módulo elástico disminuye.
Conclusión:
Hemos demostrado que el probador mecánico Nanovea proporciona datos fiables de tensión-deformación. El uso de una punta esférica con indentación CSM permite la medición de las propiedades del material bajo una mayor tensión. La carga y el radio del indentador pueden cambiarse para probar diversos materiales a profundidades controladas. Los comprobadores mecánicos Nanovea proporcionan estos ensayos de indentación desde el rango sub mN hasta 400N.
Fallo del revestimiento de la endoprótesis acanalada mediante pruebas de nano-rascado
El stent liberador de fármacos es un enfoque novedoso en la tecnología de los stents. Posee un revestimiento de polímero biodegradable y biocompatible que libera el medicamento de forma lenta y continua en la arteria local para inhibir el engrosamiento de la íntima y evitar que la arteria se vuelva a bloquear. Una de las principales preocupaciones es la deslaminación del recubrimiento de polímero que lleva la capa liberadora de fármacos del sustrato de la endoprótesis metálica. Para mejorar la adhesión de este recubrimiento al sustrato, la endoprótesis se diseña con diferentes formas. Concretamente en este estudio, el recubrimiento de polímero se sitúa en la parte inferior de la ranura del alambre de la malla, lo que supone un enorme reto para la medición de la adhesión. Se necesita una técnica fiable para medir cuantitativamente la resistencia interfacial entre el recubrimiento de polímero y el sustrato metálico. La forma especial y el pequeño diámetro de la malla del stent (comparable a un cabello humano) requieren una precisión lateral X-Y ultrafina para localizar la posición de la prueba y un control y medición adecuados de la carga y la profundidad durante la prueba.
Fallo del revestimiento de la endoprótesis acanalada mediante pruebas de nano-rascado
Nanoindentación con humedad controlada de películas de polímeros
Las propiedades mecánicas del polímero se modifican a medida que aumenta la humedad ambiental. Los efectos transitorios de la humedad, también conocidos como efectos de mecanosorción, surgen cuando el polímero absorbe un alto contenido de humedad y experimenta un comportamiento de fluencia acelerado. El mayor cumplimiento de la fluencia es el resultado de complejos efectos combinados como el aumento de la movilidad molecular, el envejecimiento físico inducido por la sorción y los gradientes de tensión inducidos por la sorción.
Por lo tanto, se necesita una prueba fiable y cuantitativa (Nanoindentación de la humedad) de la influencia inducida por la sorción en el comportamiento mecánico de los materiales poliméricos a diferentes niveles de humedad. El módulo Nano del Probador Mecánico Nanovea aplica la carga mediante un piezoeléctrico de alta precisión y mide directamente la evolución de la fuerza y el desplazamiento. Se crea una humedad uniforme alrededor de la punta de indentación y la superficie de la muestra mediante un recinto de aislamiento, lo que garantiza la precisión de la medición y minimiza la influencia de la deriva causada por el gradiente de humedad.
Nanoindentación con humedad controlada de películas de polímeros
Rendimiento de la rigidez de las cerdas del cepillo mediante el tribómetro
Los pinceles se encuentran entre las herramientas más básicas y utilizadas del mundo. Pueden utilizarse para eliminar material (cepillo de dientes, cepillo arqueológico, cepillo de amoladora de banco), aplicar material (cepillo de pintura, cepillo de maquillaje, cepillo de dorado), peinar filamentos o añadir un dibujo. Debido a las fuerzas mecánicas y abrasivas que se ejercen sobre ellos, los cepillos deben ser sustituidos constantemente tras un uso moderado. Por ejemplo, los cabezales de los cepillos de dientes deben sustituirse cada tres o cuatro meses debido a que se deshilachan como consecuencia del uso repetido. Si los filamentos de las fibras del cepillo de dientes son demasiado rígidos, se corre el riesgo de desgastar el diente real en lugar de la placa blanda. Hacer las fibras del cepillo de dientes demasiado blandas hace que el cepillo pierda su forma más rápidamente. Es necesario comprender el cambio de curvatura del cepillo, así como el desgaste y el cambio general de la forma de los filamentos en diferentes condiciones de carga para diseñar cepillos que cumplan mejor su aplicación.
Rendimiento de la rigidez de las cerdas del cepillo mediante el tribómetro
