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나노 인덴테이션을 이용한 폴리머의 크리프 변형

나노 인덴테이션을 이용한 폴리머의 크리프 변형

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크립 변형

나노 인덴테이션을 사용한 폴리머의 비율

작성자

DUANJIE LI, 박사

소개

점탄성 소재인 폴리머는 특정 하중이 가해지면 시간에 따라 변형이 일어나는데, 이를 크리프라고 합니다. 크리프는 구조 부품, 조인 및 피팅, 정수압 용기 등 폴리머 부품이 지속적인 응력에 노출되도록 설계된 경우 중요한 요소가 됩니다.

크리프 측정의 중요성 폴리머

점탄성의 고유한 특성은 폴리머 성능에 중요한 역할을 하며 서비스 신뢰성에 직접적인 영향을 미칩니다. 하중 및 온도와 같은 환경 조건은 폴리머의 크리프 거동에 영향을 미칩니다. 특정 사용 조건에서 사용되는 폴리머 재료의 시간에 따른 크리프 동작에 대한 주의력 부족으로 인해 크리프 오류가 자주 발생합니다. 결과적으로, 폴리머의 점탄성 기계적 거동에 대한 신뢰할 수 있고 정량적인 테스트를 개발하는 것이 중요합니다. NANOVEA의 나노모듈 기계 테스터 고정밀 피에조로 하중을 가하고 현장에서 힘과 변위의 변화를 직접 측정합니다. 정확성과 반복성이 결합되어 크리프 측정에 이상적인 도구입니다.

측정 목표

이 애플리케이션에서는 다음을 보여주었습니다.
나노베아 PB1000 기계식 테스터
~에 나노 인덴테이션 모드는 이상적인 도구입니다
점탄성 기계적 특성 연구용
경도, 영탄성률 포함
및 고분자 재료의 크리프.

나노베아

PB1000

테스트 조건

8가지 폴리머 샘플을 나노베아 PB1000 기계식 테스터를 사용하여 나노 인덴테이션 기법으로 테스트했습니다. 하중이 0에서 40mN까지 선형적으로 증가함에 따라 하중 단계 동안 깊이가 점진적으로 증가했습니다. 그런 다음 30초 동안 최대 하중 40mN에서 압입 깊이의 변화로 크리프를 측정했습니다.

최대 부하 40mN
로딩 속도
80mN/min
하역 요금 80mN/min
크리프 시간
30 s

들여쓰기 유형

Berkovich

다이아몬드

*나노 인덴테이션 테스트 설정

결과 및 토론

다양한 폴리머 샘플에 대한 나노 압입 테스트의 하중 대 변위 플롯은 그림 1에 표시되어 있고 크리프 곡선은 그림 2에 비교되어 있습니다. 경도 및 영 계수는 그림 3에 요약되어 있으며, 크리프 깊이는 그림 4에 나와 있습니다. 그림 1의 예로, 나노 압입 측정을 위한 하중-변위 곡선의 AB, BC 및 CD 부분은 각각 로딩, 크리프 및 언로딩 과정을 나타냅니다.

델린과 PVC는 각각 0.23 및 0.22 GPa로 가장 높은 경도를 보였으며, LDPE는 테스트 폴리머 중 0.026 GPa로 가장 낮은 경도를 나타냈습니다. 일반적으로 경도가 높은 폴리머일수록 크리프율이 낮습니다. 가장 부드러운 LDPE의 크리프 깊이는 798nm로 가장 높았으며, Delrin의 크리프 깊이는 ~120nm였습니다.

폴리머의 크리프 특성은 구조 부품에 사용될 때 매우 중요합니다. 폴리머의 경도와 크리프를 정밀하게 측정하면 폴리머의 시간 의존적 신뢰성을 더 잘 이해할 수 있습니다. 주어진 하중에서 변위 변화인 크리프도 NANOVEA PB1000 기계식 테스터를 사용하여 다양한 고온 및 습도에서 측정할 수 있으므로 폴리머의 점탄성 기계적 거동을 정량적이고 안정적으로 측정할 수 있는 이상적인 도구입니다.
시뮬레이션된 실제 애플리케이션 환경에서

그림 1: 하중 대 변위 플롯
다른 폴리머로 구성됩니다.

그림 2: 30초 동안 최대 40mN의 부하에서 크리핑.

그림 3: 폴리머의 경도 및 영탄성계수.

그림 4: 폴리머의 크립 깊이입니다.

결론

이 연구에서는 나노베아 PB1000이
기계적 시험기는 경도, 영 계수 및 크리프를 포함한 다양한 폴리머의 기계적 특성을 측정합니다. 이러한 기계적 특성은 용도에 적합한 폴리머 소재를 선택하는 데 필수적입니다. Derlin과 PVC는 각각 0.23 및 0.22 GPa로 가장 높은 경도를 나타내며, LDPE는 테스트된 폴리머 중 0.026 GPa로 가장 낮은 경도를 나타냅니다. 일반적으로 경도가 높은 폴리머일수록 크리프율이 낮습니다. 가장 부드러운 LDPE는 798nm의 가장 높은 크리프 깊이를 보였으며, Derlin의 경우 ~120nm였습니다.

나노베아 기계식 테스터는 단일 플랫폼에서 탁월한 다기능 나노 및 마이크로 모듈을 제공합니다. 나노 및 마이크로 모듈에는 스크래치 테스터, 경도 테스터 및 마모 테스터 모드가 포함되어 있어 단일 시스템에서 가장 광범위하고 사용자 친화적인 테스트 범위를 제공합니다.

이제 애플리케이션에 대해 이야기해 보겠습니다.

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