機械特性試験 · 計装化摩擦

ナノ・マイクロ荷重での摩擦係数

計装化摩擦試験は、精密に制御した低荷重のもとで相手材を試料上ですべらせ、摩擦係数（摩擦力と垂直荷重の比）を測定します。NANOVEA機械特性試験機ではナノ・マイクロ荷重で試験できるため、トライボメーターの荷重では大きすぎる薄膜、軟質材料、医療機器に適しています。

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概要

結果: すべり経路に沿って連続記録した静摩擦係数と動摩擦係数。
荷重: クローズドループ制御で保持する一定の低い垂直荷重。公開研究ではナノモジュールで50 mN。
相手材: さまざまな材質のボール、スタイラス、カスタム形状。
試料: コーティング、フィルム、高分子、エラストマー、医療機器などの低荷重接触。
環境: 乾燥または液中（例：ハンクス液）、温度・湿度モジュール付き。
複合試験: ナノインデンテーションやスクラッチ試験と同じプラットフォームで摩擦を測定。

計装化摩擦試験でわかること

摩擦は、医療機器が組織内をどのようにすべるか、コーティングの触感と摩耗、フィルムやラベルの扱いやすさ、マイクロ機構が滑らかに動くかどうかを左右します。こうした接触の多くには、わずか数ミリニュートンの荷重しかかかりません。計装化摩擦試験は、硬さ、弾性率、耐擦傷性を測定するのと同じ装置で、そうした荷重での摩擦係数を測定します。

試験の流れ

ボール、スタイラス、カスタムチップなどの相手材を試料に接触させます。
一定の垂直荷重を加え、クローズドループ制御で保持します。
設定した速度と距離で試料を相手材の下で動かし、摩擦力を連続的に記録します。
経路に沿って摩擦係数を算出し、繰り返し試験や異なる条件（乾燥、液中、湿潤、高温、低温）を比較します。

低荷重で実際の条件を再現

低荷重では、最大能力よりも正確な荷重制御が重要です。NANOVEAのペーシングリードの研究では、ナノモジュールで50 mNを一定に保ち、直径6 mmの鋼ボールを20 mm/minで10 mmすべらせて、シリコーンとポリエーテル系ポリウレタンのリード絶縁体を乾燥条件とハンクス液中で試験しました。これは体内でリードが受ける接触そのもので、高荷重のトライボメーターでは再現できません。

スクラッチ試験における診断手段としての摩擦

摩擦はすべてのスクラッチ試験でも記録されます。荷重が増えるにつれて摩擦は通常一定のペースで上昇し、圧子がコーティングを貫通すると急変します。NANOVEAのTiNの研究では、約3.3 Nで最初の欠けが生じる前に摩擦が約0.3まで上昇しました。深さやアコースティックエミッションと組み合わせることで、摩擦の記録から破壊位置を正確に特定できます。