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AR Category: Mechanical Testing
A BETTER Look at Polycarbonate Lens
A BETTER Look at Polycarbonate Lens
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Polycarbonate lenses are commonly used in many optical applications. Their high impact resistance, low weight, and cheap cost of high-volume production makes them more practical than traditional glass in various applications [1].
Some of these applications require safety (e.g. safety eyewear), complexity (e.g. Fresnel lens) or durability (e.g. traffic light lens) criteria that are difficult to meet without the use of plastics. Its ability to cheaply meet many requirements while maintaining sufficient optical qualities makes plastic lenses stand out in its field. Polycarbonate lenses also have limitations. The main concern for consumers is the ease at which they can be scratched. To compensate for this, extra processes can be carried out to apply an anti-scratch coating.
Nanovea takes a look into some important properties of plastic lens by utilizing our three metrology instruments: Perfilómetro, Tribómetro, and Comprobador mecánico.
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Pruebas de rayado en películas finas multicapa
Los recubrimientos se utilizan ampliamente en múltiples industrias para preservar las capas subyacentes, crear dispositivos electrónicos o mejorar las propiedades superficiales de los materiales. Debido a sus numerosos usos, los revestimientos se estudian a fondo, pero sus propiedades mecánicas pueden ser difíciles de comprender. Los revestimientos pueden fallar en el rango micro/nanométrico debido a la interacción superficie-atmósfera, los fallos de cohesión y la mala adherencia entre el sustrato y la superficie. Un método consistente para comprobar los fallos de los revestimientos es el ensayo de rayado. Aplicando una carga cada vez mayor, se pueden comparar cuantitativamente los fallos cohesivos (por ejemplo, grietas) y adhesivos (por ejemplo, delaminación) de los revestimientos.
Dynamic Mechanical Analysis With Nanoindentation
The quality of corks depends heavily on its mechanical and physical property. Its ability to seal wine can be identified as these important factors: flexibility, insulation, resilience, and impermeability to gas and liquids. By conducting dynamic mechanical analysis (DMA) testing, its flexibility and resilience properties can be gauged with a quantifiable method. These properties are characterized with Nanovea Mechanical Tester’s Nanoindentaion in the form of Young’s modulus, storage modulus, loss modulus, and tan delta (tan (δ)). Other data that can be gathered from DMA testing are phase shift, hardness, stress, and strain of the 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 durezaPara garantizar que no se produzca ningún fallo, la resistencia a la adherencia/arañazos y la tasa de desgaste/COF de la oblea deben cumplir ciertos requisitos para sobrevivir a las condiciones impuestas durante el proceso de fabricación y aplicación.
Propiedades mecánicas de los recubrimientos de obleas de carburo de silicio
Ensayo de microraspado de 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 aumenta progresivamente la carga aplicada, se considera en general una herramienta fiable para determinar y comparar las propiedades adhesivas y cohesivas de los revestimientos. El penetrador más utilizado para el ensayo de rayado es el penetrador cónico de diamante Rockwell. Sin embargo, cuando el ensayo de rayado se realiza sobre un revestimiento polimérico blando depositado sobre un sustrato quebradizo, como una oblea de silicio, el penetrador cónico tiende a atravesar el revestimiento formando surcos en lugar de crear grietas o delaminación. El agrietamiento de la frágil oblea de silicio se produce cuando la carga sigue aumentando. Por lo tanto, es vital desarrollar una nueva técnica para evaluar las propiedades de cohesión o adhesión de los revestimientos blandos sobre un sustrato quebradizo.
ASTM D7187 Efecto de la temperatura mediante nanoscratching
ASTM D7187, la resistencia de la pintura a los arañazos y al deterioro desempeña un papel vital en su uso final. La pintura de automoción susceptible a los 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 al desgaste. Pruebas de nanoscratch se ha desarrollado como método de ensayo estándar para medir los aspectos mecánicos del comportamiento al rayado/marcado de los recubrimientos de pintura, tal como se describe en ASTM D7187. Durante el ensayo de rayado se producen diferentes mecanismos de deformación elemental, a saber, deformación elástica, deformación plástica y fractura, con diferentes cargas. Proporciona una evaluación cuantitativa de la resistencia plástica y la resistencia a la fractura de los revestimientos de pintura.
Medición de la fricción del revestimiento de vidrio autolimpiante
El revestimiento de vidrio autolimpiante posee una baja energía superficial que repele tanto el agua como los aceites. Este revestimiento crea una superficie de cristal fácil de limpiar y antiadherente que la protege de la suciedad y las manchas. El revestimiento de fácil limpieza reduce sustancialmente el consumo de agua y energía en la limpieza del vidrio. No requiere detergentes químicos fuertes y tóxicos, lo que lo convierte en 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 autolimpiante
Medición cíclica de la tensión-deformación por nanoindentación
Medición cíclica de la tensión-deformación por nanoindentación
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 tensión-deformación a nanoescala permite estudiar propiedades importantes en pequeños recubrimientos y partículas de los materiales a medida que éstos avanzan. La nanoindentación proporciona información sobre el límite elástico y el límite de elasticidad, además de la dureza, el módulo elástico, la fluencia, la tenacidad 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 cuando sólo se adentra 1,2 micras en la superficie. Utilizamos el CSM para determinar la evolución de 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 muestras de ensayo.
El ensayo CSM es útil para medir las propiedades del material en función de la profundidad. Pueden realizarse ensayos cíclicos con cargas constantes para determinar 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 comprobador 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 ensayo
Se utilizaron los siguientes parámetros de indentación:
Resultados:
El aumento de la carga durante las oscilaciones proporciona la siguiente curva de profundidad frente a 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 procedente 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 en función de la deformación del material muestra las zonas elástica y plástica con la tensión límite elástica correspondiente. Nuestras pruebas determinaron que la transición entre las zonas elástica y plástica del material se sitúa en torno a 0,076 de deformación con un límite elástico de 1,45 GPa.
Cada ciclo actúa como un único indent, de modo que a medida que aumentamos la carga, realizamos ensayos a varias profundidades controladas en el acero. Así, la dureza y el módulo elástico en función de la profundidad pueden trazarse directamente a partir de los datos obtenidos para cada ciclo.
A medida que el penetrador penetra en el material, la dureza aumenta y el módulo elástico disminuye.
Conclusión
Hemos demostrado que el comprobador mecánico Nanovea proporciona datos fiables de tensión-deformación. El uso de una punta esférica con indentación CSM permite medir las propiedades de los materiales bajo una mayor tensión. La carga y el radio del penetrador pueden modificarse para ensayar diversos materiales a profundidades controladas. Los comprobadores mecánicos Nanovea permiten realizar estos ensayos de indentación desde el rango submN hasta 400N.
Fallo del revestimiento ranurado del stent mediante pruebas de nanorrayado
El stent liberador de fármacos es un nuevo enfoque en la tecnología de 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 vuelva a obstruirse. Una de las principales preocupaciones es la deslaminación del recubrimiento polimérico que lleva la capa liberadora de fármacos del sustrato metálico de la endoprótesis. Para mejorar la adherencia de este revestimiento 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 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 revestimiento de polímero y el sustrato metálico. La forma especial y el pequeño diámetro de la malla de la endoprótesis (comparable al de 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 ranurado del stent mediante pruebas de nanorrayado
Nanoindentación de películas poliméricas con humedad controlada
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. La mayor resistencia a 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 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 Nanovea Mechanical Tester 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 de películas poliméricas con humedad controlada
