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AR Categoria: Test di laboratorio
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 [email protected] 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
Valutazione delle pastiglie dei freni con la tribologia
Importanza della valutazione delle prestazioni dei pattini di rottura
Le pastiglie dei freni sono materiali compositi, costituiti da più ingredienti, che devono essere in grado di soddisfare un gran numero di requisiti di sicurezza. Le pastiglie dei freni ideali hanno un elevato coefficiente di attrito (COF), un basso tasso di usura, una rumorosità minima e rimangono affidabili in ambienti diversi. Per garantire che la qualità delle pastiglie dei freni sia in grado di soddisfare i requisiti richiesti, i test tribologici possono essere utilizzati per identificare le specifiche critiche.
L'importanza dell'affidabilità delle pastiglie dei freni è molto elevata; la sicurezza dei passeggeri non deve mai essere trascurata. Pertanto, è fondamentale replicare le condizioni di funzionamento e identificare i possibili punti di guasto.
Con la Nanovea Tribometro, viene applicato un carico costante tra un perno, una sfera o un piatto e un contromateriale in costante movimento. L'attrito tra i due materiali viene raccolto con una cella di carico rigida, consentendo la raccolta delle proprietà del materiale a diversi carichi e velocità e testato in ambienti ad alta temperatura, corrosivi o liquidi.
Obiettivo di misurazione
In questo studio, il coefficiente di attrito delle pastiglie dei freni è stato studiato in un ambiente con temperatura in continuo aumento, da temperatura ambiente a 700°C. La temperatura ambientale è stata aumentata in situ fino a quando non è stato osservato un evidente cedimento della pastiglia del freno. Una termocoppia è stata fissata sul lato posteriore del perno per misurare la temperatura in prossimità dell'interfaccia di scorrimento.
Procedura di test e procedure
Risultati e discussione
Questo studio si concentra principalmente sulla temperatura alla quale le pastiglie dei freni iniziano a guastarsi. I COF ottenuti non rappresentano valori reali; il materiale del perno non è lo stesso dei rotori dei freni. Si noti inoltre che i dati di temperatura raccolti sono la temperatura del perno e non quella dell'interfaccia di scorrimento.
All'inizio del test (temperatura ambiente), il COF tra il perno SS440C e la pastiglia del freno ha dato un valore costante di circa 0,2. Con l'aumento della temperatura, il COF è aumentato costantemente e ha raggiunto un valore massimo di 0,26 vicino a 350°C. Superati i 390°C, il COF inizia rapidamente a diminuire. Il COF ha iniziato a risalire a 0,2 a 450°C, ma poco dopo ha iniziato a diminuire fino a raggiungere un valore di 0,05.
La temperatura alla quale le pastiglie dei freni si sono costantemente guastate è stata identificata con temperature superiori a 500°C. Superata questa temperatura, il COF non era più in grado di mantenere il COF iniziale di 0,2.
Conclusione
Le pastiglie dei freni hanno mostrato un cedimento consistente a una temperatura superiore a 500°C. Il suo COF di 0,2 sale lentamente a un valore di 0,26 prima di scendere a 0,05 alla fine del test (580°C). La differenza tra 0,05 e 0,2 è di un fattore 4. Ciò significa che la forza normale a 580°C deve essere quattro volte superiore a quella a temperatura ambiente per ottenere la stessa forza di arresto!
Sebbene non sia stato incluso in questo studio, il tribometro Nanovea è anche in grado di condurre test per osservare un'altra importante proprietà delle pastiglie dei freni: il tasso di usura. Utilizzando i nostri profilometri 3D senza contatto, è possibile ottenere il volume della traccia di usura per calcolare la velocità di usura dei campioni. I test di usura possono essere condotti con il Tribometro Nanovea in diverse condizioni e ambienti di prova per simulare al meglio le condizioni operative.
PARLIAMO ORA DELLA VOSTRA APPLICAZIONE
Analisi della qualità dei metalli lavorati a scarica elettrica
La lavorazione a scarica elettrica, o EDM, è un processo di produzione che rimuove il materiale attraverso la corrente elettrica.
scariche [1]. Questo processo di lavorazione è generalmente utilizzato con metalli conduttivi che sarebbero difficili da trattare.
di lavorazione con i metodi convenzionali.
Come per tutti i processi di lavorazione, la precisione e l'accuratezza devono essere elevate per soddisfare i requisiti di accettabilità.
livelli di tolleranza. In questa nota applicativa, la qualità dei metalli lavorati sarà valutata con una
Nanovea Profilometro 3D senza contatto.
Analisi viscoelastica della gomma
Analisi viscoelastica della gomma
Per saperne di più
I pneumatici sono soggetti a deformazioni cicliche elevate quando i veicoli circolano su strada. Quando sono esposti a condizioni stradali difficili, la durata degli pneumatici è compromessa da molti fattori, come l'usura del filo, il calore generato dall'attrito, l'invecchiamento della gomma e altri.
Di conseguenza, i pneumatici presentano solitamente strutture a strati compositi in gomma caricata con carbonio, corde di nylon e fili d'acciaio, ecc. In particolare, la composizione della gomma nelle diverse aree dei sistemi di pneumatici è ottimizzata per fornire diverse proprietà funzionali, tra cui, a titolo esemplificativo, il filo resistente all'usura, lo strato di gomma ammortizzante e lo strato di base in gomma dura.
Un test affidabile e ripetibile del comportamento viscoelastico della gomma è fondamentale nel controllo di qualità e nella ricerca e sviluppo di nuovi pneumatici, nonché nella valutazione della durata di vita dei vecchi pneumatici. Analisi Dinamico-Meccanica (DMA) durante Nanoindentazione è una tecnica per caratterizzare la viscoelasticità. Quando viene applicata una sollecitazione oscillatoria controllata, viene misurata la deformazione risultante, consentendo agli utenti di determinare il modulo complesso dei materiali testati.
Uno sguardo migliore alla carta
La carta ha svolto un ruolo importante nella distribuzione delle informazioni sin dalla sua invenzione nel II secolo [1]. La carta è costituita da fibre intrecciate, tipicamente ottenute da alberi, che sono state essiccate in fogli sottili. Come mezzo di memorizzazione delle informazioni, la carta ha permesso la diffusione di idee, arte e storia su lunghe distanze e attraverso il tempo.
Oggi la carta viene comunemente utilizzata per banconote, libri, articoli da toeletta, imballaggi e altro ancora. La carta viene lavorata in diversi modi per ottenere proprietà adatte alla loro applicazione. Ad esempio, la carta lucida di una rivista, visivamente accattivante, è diversa dalla carta ruvida da acquerello pressata a freddo. Il metodo con cui viene prodotta la carta influenzerà le proprietà superficiali della carta. Ciò influenza il modo in cui l'inchiostro (o altro mezzo) si depositerà e apparirà sulla carta. Per verificare in che modo i diversi processi della carta influiscono sulle proprietà superficiali, Nanovea ha ispezionato la ruvidità e la struttura di vari tipi di carta eseguendo una scansione di un'ampia area con il nostro Profilometro 3D senza contatto.
Fare clic per conoscere il Ruvidità superficiale della carta!
Uno sguardo migliore alle lenti in policarbonato
Uno sguardo migliore alle lenti in policarbonato
Per saperne di più
Le lenti in policarbonato sono comunemente utilizzate in molte applicazioni ottiche. L'elevata resistenza agli urti, il peso ridotto e il costo contenuto della produzione in grandi volumi le rendono più pratiche del vetro tradizionale in diverse applicazioni [1].
Alcune di queste applicazioni richiedono criteri di sicurezza (ad esempio, occhiali di sicurezza), complessità (ad esempio, lenti Fresnel) o durata (ad esempio, lenti per semafori) che sono difficili da soddisfare senza l'uso della plastica. La capacità di soddisfare in modo economico molti requisiti, mantenendo allo stesso tempo qualità ottiche sufficienti, fa sì che le lenti in plastica si distinguano nel loro campo. Anche le lenti in policarbonato hanno dei limiti. La principale preoccupazione dei consumatori è la facilità con cui si possono graffiare. Per ovviare a questo inconveniente, si possono eseguire processi aggiuntivi per applicare un rivestimento antigraffio.
Nanovea analizza alcune importanti proprietà delle lenti in plastica utilizzando i nostri tre strumenti metrologici: Profilometro, Tribometro, e Collaudatore meccanico.
Clicca per saperne di più!
Scratch test su film sottile multistrato
I rivestimenti sono ampiamente utilizzati in diversi settori industriali per preservare gli strati sottostanti, per creare dispositivi elettronici o per migliorare le proprietà superficiali dei materiali. A causa dei loro numerosi usi, i rivestimenti sono ampiamente studiati, ma le loro proprietà meccaniche possono essere difficili da comprendere. I guasti dei rivestimenti possono verificarsi nell'intervallo micro/nanometrico a causa dell'interazione superficie-atmosfera, del cedimento coesivo e della scarsa adesione substrato-interfaccia. Un metodo coerente per verificare i cedimenti dei rivestimenti è la prova di graffiatura. Applicando un carico progressivamente crescente, è possibile confrontare quantitativamente i cedimenti coesivi (ad esempio, fessurazione) e adesivi (ad esempio, delaminazione) dei rivestimenti.
Analisi meccanica dinamica con la nanoindentazione
La qualità dei tappi di sughero dipende in larga misura dalle loro proprietà meccaniche e fisiche. La sua capacità di sigillare il vino può essere identificata con questi importanti fattori: flessibilità, isolamento, resilienza e impermeabilità a gas e liquidi. Effettuando test di analisi meccanica dinamica (DMA), è possibile misurare le proprietà di flessibilità e resilienza con un metodo quantificabile. Queste proprietà sono caratterizzate con il tester meccanico Nanovea. Nanoindentazione sotto forma di modulo di Young, modulo di accumulo, modulo di perdita e tan delta (tan (δ)). Altri dati che possono essere raccolti dai test DMA sono lo sfasamento, la durezza, le sollecitazioni e le deformazioni del materiale.
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
Test di micro raschiamento di un rivestimento polimerico
Test di graffiatura è diventato uno dei metodi più applicati per valutare la forza coesiva e adesiva dei rivestimenti. Il carico critico, in corrispondenza del quale si verifica un certo tipo di rottura del rivestimento con l'aumento progressivo del carico applicato, è ampiamente considerato uno strumento affidabile per determinare e confrontare le proprietà adesive e coesive dei rivestimenti. Il penetratore più comunemente utilizzato per la prova di graffiatura è il penetratore conico in diamante Rockwell. Tuttavia, quando il test di graffiatura viene eseguito sul rivestimento polimerico morbido depositato su un substrato fragile come il wafer di silicio, il penetratore conico tende ad attraversare il rivestimento formando scanalature piuttosto che creare crepe o delaminazioni. La fessurazione del wafer di silicio fragile avviene quando il carico aumenta ulteriormente. È quindi fondamentale sviluppare una nuova tecnica per valutare le proprietà di coesione o adesione dei rivestimenti morbidi su un substrato fragile.
