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AR Categoria: Indentazione | Durezza ed elasticità
Caratterizzazione nano-meccanica delle costanti di primavera
La capacità della molla di immagazzinare energia meccanica ha una lunga storia di utilizzo. Dagli archi per la caccia alle serrature per le porte, la tecnologia delle molle esiste da molti secoli. Oggi ci affidiamo alle molle, che si tratti di materassi, penne o sospensioni automobilistiche, perché svolgono un ruolo fondamentale nella nostra vita quotidiana. Con una tale varietà di usi e progetti, è necessario poter quantificare le loro proprietà meccaniche.
Strumento di selezione della mappa meccanica Broadview
Abbiamo tutti sentito l'espressione "il tempo è denaro". Ecco perché molte aziende cercano costantemente metodi per accelerare e migliorare i vari processi: si risparmia tempo. Quando si tratta di prove di indentazione, la velocità, l'efficienza e la precisione possono essere integrate in un processo di controllo qualità o di ricerca e sviluppo utilizzando uno dei nostri tester meccanici Nanovea. In questa nota applicativa, illustreremo un modo semplice per risparmiare tempo grazie alle funzioni del nostro tester meccanico Nanovea e del software Broad View Map and Selection Tool.
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Transizione vetrosa localizzata con precisione con la nanoindentazione DMA
Transizione vetrosa localizzata con precisione con la nanoindentazione DMA
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Immaginate uno scenario in cui un campione sfuso viene riscaldato uniformemente a una velocità costante. Quando un materiale sfuso si riscalda e si avvicina al suo punto di fusione, inizia a perdere la sua rigidità. Se si eseguono indentazioni periodiche (prove di durezza) con la stessa forza target, la profondità di ciascuna indentazione dovrebbe aumentare costantemente, poiché il campione sta diventando più morbido (vedi figura 1). Ciò continua fino a quando il campione inizia a fondere. A questo punto, si osserverà un forte aumento della profondità di ciascuna tacca. Utilizzando questo concetto, il cambiamento di fase in un materiale può essere osservato utilizzando oscillazioni dinamiche con un'ampiezza di forza fissa e misurando il suo spostamento, ovvero l'analisi meccanica dinamica (DMA).
Leggete la notizia della transizione vetrosa localizzata con precisione!
Misura del rilassamento da sforzo mediante nanoindentazione
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PARLIAMO ORA DELLA VOSTRA APPLICAZIONE
Compressione su materiali morbidi e flessibili
Importanza di testare materiali morbidi e flessibili
Un esempio di campioni molto morbidi e flessibili è un sistema microelettromeccanico. I MEMS sono utilizzati in prodotti commerciali di uso quotidiano come stampanti, telefoni cellulari e automobili [1]. I loro impieghi includono anche funzioni speciali, come i biosensori [2] e la raccolta di energia [3]. Per le loro applicazioni, i MEMS devono essere in grado di passare reversibilmente dalla configurazione originale a una configurazione compressa in modo ripetuto [4]. Per capire come le strutture reagiranno alle forze meccaniche, si possono effettuare prove di compressione. Le prove di compressione possono essere utilizzate per testare e mettere a punto varie configurazioni di MEMS e per verificare i limiti di forza superiori e inferiori per questi campioni.
La Nanovea Collaudatore meccanico Nano La capacità del modulo di raccogliere dati con precisione a carichi molto bassi e di percorrere oltre 1 mm di distanza lo rende ideale per testare campioni morbidi e flessibili. Avendo sensori di carico e profondità indipendenti, il grande spostamento del penetratore non influenza le letture del sensore di carico. La capacità di eseguire test a basso carico su un intervallo superiore a 1 mm di corsa del penetratore rende il nostro sistema unico rispetto ad altri sistemi di nanoindentazione. In confronto, una distanza di percorrenza ragionevole per un sistema di indentazione su scala nanometrica è generalmente inferiore a 250 μm.
Obiettivo di misurazione
In questo caso di studio, Nanovea ha condotto test di compressione su due campioni flessibili e simili a molle, unici nel loro genere. Mostriamo la nostra capacità di effettuare la compressione a carichi molto bassi e di registrare grandi spostamenti ottenendo dati accurati a bassi carichi e come questo possa essere applicato all'industria dei MEMS. A causa delle norme sulla privacy, i campioni e la loro origine non saranno rivelati in questo studio.
Parametri di misura
Nota: la velocità di caricamento di 1 V/min è proporzionale a circa 100μm di spostamento quando il penetratore è in aria.
Risultati e discussione
La risposta del campione alle forze meccaniche è visibile nelle curve di carico e profondità. Il campione A mostra solo una deformazione elastica lineare con i parametri di prova sopra elencati. La Figura 2 è un ottimo esempio della stabilità che si può ottenere per una curva carico/profondità a 75μN. Grazie alla stabilità dei sensori di carico e profondità, sarebbe facile percepire una risposta meccanica significativa da parte del campione.
Il campione B mostra una risposta meccanica diversa da quella del campione A. Dopo 750μm di profondità, nel grafico inizia a comparire un comportamento simile alla frattura. Ciò è visibile con i bruschi cali di carico a 850 e 975μm di profondità. Nonostante l'elevata velocità di carico per oltre 1 mm in un intervallo di 8 mN, i nostri sensori di carico e profondità altamente sensibili consentono all'utente di ottenere le eleganti curve carico/profondità riportate di seguito.
La rigidità è stata calcolata dalla porzione di scarico delle curve carico/profondità. La rigidità riflette la forza necessaria per deformare il campione. Per il calcolo della rigidità è stato utilizzato uno pseudo rapporto di Poisson di 0,3, poiché il rapporto effettivo del materiale non è noto. In questo caso, il campione B si è rivelato più rigido del campione A.
Conclusione
Due diversi campioni flessibili sono stati testati a compressione utilizzando il modulo Nanovea Mechanical Tester. I test sono stati condotti a carichi molto bassi (1 mm). I test di compressione in scala nanometrica con il modulo Nano hanno dimostrato la capacità del modulo di testare campioni molto morbidi e flessibili. Ulteriori test per questo studio potrebbero analizzare il modo in cui il carico ciclico ripetuto influisce sull'aspetto del recupero elastico dei campioni simili a molle tramite l'opzione di carico multiplo del Nanovea Mechanical Tester.
Per ulteriori informazioni su questo metodo di prova, non esitate a contattarci all'indirizzo info@nanovea.com e per ulteriori note applicative consultate la nostra vasta libreria digitale di note applicative.
Riferimenti
[1] "Introduzione e aree di applicazione dei MEMS". EEHerald, 1 marzo 2017, www.eeherald.com/section/design-guide/mems_application_introduction.html.
[2] Louizos, Louizos-Alexandros; Athanasopoulos, Panagiotis G.; Varty, Kevin (2012). "Sistemi microelettromeccanici e nanotecnologie. Una piattaforma per la prossima era tecnologica degli stent". Vasc Endovascular Surg.46 (8): 605–609. doi:10.1177/1538574412462637. PMID 23047818.
[3] Hajati, Arman; Sang-Gook Kim (2011). "Raccolta di energia piezoelettrica a banda ultra larga". AppliedPhysics Letters. 99 (8): 083105. doi:10.1063/1.3629551.
[4] Fu, Haoran, et al. "Mesostrutture 3D morfabili e dispositivi microelettronici tramite meccanica di buckling multistabile". Nature materials 17.3 (2018): 268.
PARLIAMO ORA DELLA VOSTRA APPLICAZIONE
Proprietà meccaniche dei rivestimenti per wafer in carburo di silicio
La comprensione delle proprietà meccaniche dei rivestimenti dei wafer in carburo di silicio è fondamentale. Il processo di fabbricazione dei dispositivi microelettronici può comprendere oltre 300 diverse fasi di lavorazione e può durare da sei a otto settimane. Durante questo processo, il substrato del wafer deve essere in grado di resistere alle condizioni estreme della produzione, poiché un fallimento in qualsiasi fase comporterebbe una perdita di tempo e denaro. Il test di durezzaLa resistenza all'adesione/graffio e il tasso di COF/usura del wafer devono soddisfare determinati requisiti per sopravvivere alle condizioni imposte durante il processo di produzione e applicazione, per garantire che non si verifichino guasti.
Proprietà meccaniche dei rivestimenti per wafer in carburo di silicio
Nanoindentazione a umidità controllata di film polimerici
Le proprietà meccaniche del polimero vengono modificate dall'aumento dell'umidità ambientale. Gli effetti transitori dell'umidità, noti anche come effetti meccano-sorbenti, si manifestano quando il polimero assorbe un elevato contenuto di umidità e sperimenta un comportamento di creep accelerato. L'aumento della creep compliance è il risultato di complessi effetti combinati come l'aumento della mobilità molecolare, l'invecchiamento fisico indotto dall'assorbimento e i gradienti di stress indotti dall'assorbimento.
Pertanto, è necessario un test affidabile e quantitativo (nanoindentazione per umidità) dell'influenza indotta dall'assorbimento sul comportamento meccanico dei materiali polimerici a diversi livelli di umidità. Il modulo Nano del tester meccanico Nanovea applica il carico mediante un piezo di alta precisione e misura direttamente l'evoluzione della forza e dello spostamento. L'umidità uniforme viene creata intorno alla punta di indentazione e alla superficie del campione da un involucro di isolamento, che garantisce l'accuratezza della misura e riduce al minimo l'influenza della deriva causata dal gradiente di umidità.
Proprietà meccaniche e tribologiche della fibra di carbonio
In combinazione con il test di usura di Tribometro e l'analisi della superficie mediante profilometro ottico 3D, abbiamo
mostrare la versatilità e l'accuratezza degli strumenti Nanovea nel testare i materiali compositi
con proprietà meccaniche direzionali.
Valutazione della durezza biomeccanica dei tessuti
La capacità di misurare con precisione le proprietà meccaniche nei campi delle scienze della vita è recentemente diventata un aspetto importante di molti studi attuali. In alcuni casi, la comprensione delle proprietà meccaniche delle superfici biologiche morbide ha contribuito a scoprire gli effetti meccanici delle malattie. La comprensione delle proprietà meccaniche fornisce un contesto per identificare il comportamento meccanico locale legato a cambiamenti specifici. È inoltre fondamentale nello sviluppo di biomateriali artificiali. In questa applicazione, la Nanovea Collaudatore meccanico, In Nanoindentazione per studiare la durezza biomeccanica e il modulo elastico di 3 aree separate del prosciutto (grasso, carne chiara e carne scura).
Valutazione della durezza del dente mediante nanoindentazione
In questa applicazione, il sistema Nanovea Collaudatore meccanico, In Nanoindentazione è utilizzata per studiare la durezza e il modulo elastico della dentina, della carie e della polpa di un dente. L'aspetto più critico dei test di nanoidentazione è il fissaggio del campione; in questo caso abbiamo preso un dente tagliato a fette e lo abbiamo montato in resina epossidica, lasciando tutte e tre le aree di interesse esposte per i test.
Valutazione della durezza del dente mediante nanoindentazione
Test di piegatura a 3 punti mediante microindentazione
In questa applicazione, il sistema Nanovea Collaudatore meccanico, In Microindentazione viene utilizzata per misurare la resistenza alla flessione (utilizzando la piegatura a 3 punti) di campioni di barre di varie dimensioni (pasta) per mostrare una gamma di dati. Sono stati scelti 2 diametri diversi per dimostrare le caratteristiche elastiche e di fragilità. Utilizzando un penetratore a punta piatta per applicare un carico puntiforme, si determina la rigidità (modulo di Young) e si identificano i carichi critici a cui il campione si frattura.
