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AR カテゴリー機械試験
ポリカーボネートレンズ評価
ポリカーボネートレンズのBETTER LOOKS
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ポリカーボネートレンズは、多くの光学用途で一般的に使用されている。その高い耐衝撃性、軽量性、安価な大量生産コストにより、様々な用途で従来のガラスよりも実用的なレンズとなっています[1]。
これらの用途の中には、プラスチックを使用しなければ満たすことが難しい安全性（例：安全眼鏡）、複雑性（例：フレネルレンズ）、耐久性（例：信号機用レンズ）の基準を必要とするものがあります。十分な光学的品質を保ちながら、多くの要求を安価に満たすことができるため、プラスチックレンズはこの分野で際立っています。ポリカーボネートレンズにも限界はあります。消費者が一番気にするのは、傷のつきやすさです。これを補うために、余計な加工を施して傷防止用のコーティングをすることがあります。
ナノベアでは、3つの測定器を用いて、プラスチックレンズの重要な特性を見ていきます。 プロフィロメーター, トライボメータそして メカニカルテスター.
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多層薄膜のスクラッチテスト
コーティングは、下地層の保護、電子デバイスの作成、材料の表面特性の改善など、さまざまな産業で幅広く使用されています。コーティングはその多くの用途のために広く研究されているが、その機械的特性を理解することは困難である。コーティングの故障は、表面と大気の相互作用、凝集破壊、基板と界面の接着不良などから、マイクロ/ナノメートル領域で発生する可能性があります。コーティングの不具合を調べる一貫した方法として、スクラッチテストがあります。荷重を徐々に増加させることで、塗膜の凝集破壊（クラックなど）と接着破壊（剥離など）を定量的に比較することができる。
ナノインデンテーションを用いた動的力学解析
コルクの品質は、その機械的・物理的特性に大きく依存する。ワインを密閉する能力は、柔軟性、断熱性、弾力性、ガスや液体に対する不透過性といった重要な要素で識別されます。動的機械分析（DMA）試験を実施することにより、その柔軟性と弾力性の特性を定量的な方法で測定することができます。これらの特性は、Nanovea Mechanical Testerの ナノインデンタイオン をヤング率、貯蔵弾性率、損失弾性率、タンデルタ（tan(δ)）という形で得ることができます。DMA試験で収集できるその他のデータは、材料の位相シフト、硬さ、応力、ひずみです。
炭化ケイ素ウェハーコーティングの機械的特性
炭化ケイ素ウェハーコーティングの機械的特性を理解することは、非常に重要です。マイクロエレクトロニクスデバイスの製造工程は、300 以上の異なる処理工程があり、6 週間から 8 週間かかることもあります。この工程では、どの工程で失敗しても時間と費用の損失につながるため、ウェハー基板は製造の極限状態に耐えられる必要があります。のテストは 硬度また、ウェーハの接着性、耐スクラッチ性、COF/磨耗率は、製造工程や塗布工程で課せられる条件に耐え、故障が発生しないように一定の条件を満たす必要があります。
ポリマーコーティングのマイクロスクレイプテスト
スクラッチテスト は，塗膜の凝集力と接着力を評価するための最も広く適用されている方法の 1 つとして発展してきた。印加荷重が徐々に増加するにつれてある種の皮膜破壊が起こる臨界荷重は，皮膜の接着性・凝集性を判断し比較するための信頼できるツールとして広く認識されている。スクラッチ試験用の圧子としては、円錐形のロックウェルダイヤモンド圧子が最も一般的に使用されている。しかし、シリコンウェハーのような脆い基板上に形成された柔らかいポリマーコーティングに対してスクラッチテストを行う場合、円錐形の圧子は亀裂や剥離を生じさせるのではなく、溝を形成しながらコーティングを突き進む傾向があります。しかし、荷重が大きくなると、脆いシリコンウェハーにクラックが発生する。したがって、脆性基板上のソフトコーティングの凝集力または接着力を評価する新しい技術の開発が不可欠である。
ASTM D7187 ナノスクラッチによる温度効果
ASTM D7187では、塗料の傷や汚れに対する耐性が、最終用途において重要な役割を果たします。自動車用塗料は傷の影響を受けやすいため、メンテナンスや修理が難しく、コストがかかります。最高の耐スクラッチ／マー性を達成するために、プライマー、ベースコート、クリアコートのさまざまなコーティング構造が開発されてきました。 ナノスクラッチテスト は，ASTM D7187 に記載されているように，塗膜のスクラッチ／マー挙動のメカニズ ム的側面を測定するための標準試験法として開発されたものである。.スクラッチテストでは，弾性変形，塑性変形，破壊という異なる素変形機構が異なる荷重で発生する。これにより，塗膜の耐塑性，耐破壊性を定量的に評価することができる。
セルフクリーニングガラスコーティングの摩擦測定
セルフクリーニングガラスコーティングは、水や油をはじく低い表面エネルギーを持っています。このコーティングを施すことで、ガラスの表面を汚れから守り、汚れをつきにくくすることができます。 イージークリーンコーティングは、ガラス清掃にかかる水とエネルギーの使用量を大幅に削減します。また、刺激の強い有毒な化学洗剤を必要としないため、鏡、シャワーガラス、窓ガラス、フロントガラスなど、住宅や商業施設のさまざまな用途で、環境にやさしい選択肢となります。
サイクリックナノインデンテーションによる応力-歪み測定
サイクリックナノインデンテーションによる応力-歪み測定
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ナノインデンテーションの重要性
で得られる連続剛性測定（CSM）。 ナノインデンテーション は、低侵襲な方法で材料の応力-歪み関係を明らかにします。従来の引張試験法とは異なり、ナノインデンテーションでは、大きな装置を必要とせずに、ナノスケールでの応力-歪みデータを得ることができます。応力-歪み曲線は、試料にかかる荷重が増加するにつれて、弾性挙動と塑性挙動の間の閾値に関する重要な情報を提供します。CSMは、危険な装置を使わずに材料の降伏応力を測定することができます。
ナノインデンテーションは、応力-ひずみデータを迅速に調査するための、信頼性が高く使いやすい方法を提供します。さらに、ナノスケールで応力-ひずみ挙動を測定することで、材料の微細なコーティングや粒子について、重要な特性をより高度に研究することが可能になります。ナノインデンテーションは、硬度、弾性係数、クリープ、破壊靭性などに加えて、弾性限界と降伏強度の情報を提供し、多目的な計測機器となっています。
この研究で得られたナノインデンテーションによる応力-ひずみデータは、表面からわずか1.2ミクロンの深さまで入りながら、材料の弾性限界を特定するものです。私たちはCSMを用いて、圧子が表面に深く入り込むにつれて材料の機械的特性がどのように変化するかを調べています。これは、特性が深さに依存する可能性がある薄膜アプリケーションで特に有用です。ナノインデンテーションは、試験片の材料特性を確認するための最小限の侵襲的な方法です。
CSM試験は、深さに対する材料特性の測定に有効です。より複雑な材料特性を測定するために、一定の荷重で繰り返し試験を実施することができます。これは、疲労の研究や、多孔性の影響を排除して真の弾性率を求めるのに有効です。
測定目的
このアプリケーションでは、ナノベアメカニカルテスターがCSMを使用して、標準的なスチールサンプルの硬度と弾性率の対深度および応力-歪みデータを調査しています。鋼鉄は、ナノスケールの応力-ひずみデータの制御と精度を表示するために、一般的に認識されている特性から選択されました。鋼鉄の弾性限界を超える十分な高応力に到達するため、半径5ミクロンの球状チップを使用しました。
試験条件と手順
以下の圧痕パラメータを使用した。
結果
振動中に荷重を増加させると、次のような深さ対荷重の曲線が得られます。圧子が材料を貫通する際の応力-歪みデータを求めるため、荷重をかけながら100回以上振動させた。
各サイクルで得られた情報から、応力とひずみを求めた。各サイクルでの最大荷重と深さから、各サイクルで材料に加わる最大応力を計算することができます。ひずみは、部分的な除荷による各サイクルでの残留深さから計算します。これにより、残留インプリントの半径を先端の半径で割って、ひずみ係数を算出することができます。材料の応力とひずみをプロットすると、弾性領域と塑性領域、それに対応する弾性限界応力が表示されます。私たちのテストでは、材料の弾性ゾーンと塑性ゾーンの間の移行は約0.076ひずみで、1.45GPaの弾性限界であることが判明しました。
各サイクルが1つのくぼみとして機能するため、荷重を増加させながら、鋼のさまざまな制御された深さで試験を実施します。そのため、各サイクルごとに得られたデータから、深さに対する硬度と弾性率を直接プロットすることができます。
圧子が材料に入り込むと、硬度が上がり、弾性率が下がることがわかります。
結論
ナノベアメカニカルテスターが信頼性の高い応力-ひずみデータを提供することを示しました。CSM圧痕を持つ球状チップを使用することで、応力が増加した状態での材料特性の測定が可能です。荷重と圧子半径を変更することで、様々な材料を制御された深さで試験することが可能です。ナノベアーのメカニカルテスターは、サブmNレンジから400Nまで、これらの圧痕試験を提供します。
ナノスクラッチ試験によるグルーブドステントコーティングの不具合
薬剤溶出性ステントは、ステント技術における新しいアプローチである。生分解性で生体適合性のあるポリマーコーティングを持ち、局所動脈でゆっくりと連続的に薬剤を放出し、内膜肥厚を抑制して動脈が再び閉塞するのを防ぐことができます。 大きな懸念のひとつは、薬剤溶出層を担持するポリマーコーティングが金属製ステント基材から剥離することである。このコーティングの基材への密着性を向上させるため、ステントはさまざまな形状に設計されている。特に本研究では、ポリマーコーティングがメッシュワイヤーの溝の底に位置するため、接着力測定に大きな課題をもたらしている。ポリマーコーティングと金属基材との界面強度を定量的に測定するために、信頼性の高い技術が必要とされています。ステントのメッシュは特殊な形状で直径が小さいため（人間の髪の毛ほど）、試験位置を特定するための超微細なX-Y横方向精度と、試験中の荷重と深さを適切に制御・測定する必要があります。
高分子フィルムの制御された湿度ナノインデンテーション
ポリマーの機械的特性は、環境湿度の上昇に伴って変化します。過渡的水分効果、別名メカノソープティブ効果は、ポリマーが高水分を吸収し、クリープ挙動が加速されることによって生じます。高いクリープコンプライアンスは、分子運動性の増大、収着による物理的老化、収着による応力勾配などの複雑な複合効果の結果である。
そのため、高分子材料の機械的挙動に吸着が及ぼす影響について、異なる水分レベルでの信頼性の高い定量的な試験（湿度ナノインデンテーション）が必要とされています。ナノベアメカニカルテスターのナノモジュールは、高精度ピエゾで荷重をかけ、力と変位の変化を直接測定します。圧子先端と試料表面は、隔離筐体により均一な湿度が保たれており、測定精度を確保するとともに、湿度勾配によるドリフトの影響を最小限に抑えています。
