PL 
EN 
ES 
DE 
FR 
IT 
ZH 
JA 
PT 
TR 
KO 
AR Kategoria: Wgniecenie | Twardość i sprężystość
Nanomechaniczna charakterystyka stałych sprężystości
Zdolność sprężyny do magazynowania energii mechanicznej ma długą historię zastosowań. Od łuków myśliwskich do zamków w drzwiach, technologia sprężyn jest obecna od wielu wieków. W dzisiejszych czasach polegamy na sprężynach, czy to w materacach, długopisach, czy zawieszeniu samochodowym, ponieważ odgrywają one istotną rolę w naszym codziennym życiu. Przy tak dużej różnorodności zastosowań i konstrukcji, umiejętność ilościowego określenia ich właściwości mechanicznych jest niezbędna.
Mechaniczne narzędzie wyboru mapy Broadview
Wszyscy słyszeliśmy określenie, że czas to pieniądz. Dlatego wiele firm nieustannie poszukuje metod przyspieszenia i usprawnienia różnych procesów - oszczędza czas. W przypadku badań wgłębnych, szybkość, wydajność i precyzja mogą być zintegrowane z procesem kontroli jakości lub procesem badawczo-rozwojowym przy użyciu jednego z naszych testerów mechanicznych Nanovea. W niniejszej nocie aplikacyjnej przedstawimy prosty sposób na zaoszczędzenie czasu dzięki zastosowaniu naszego testera mechanicznego Nanovea oraz funkcji oprogramowania Broad View Map i Selection Tool.
Kliknij, aby przeczytać pełną notę aplikacyjną!
Precyzyjnie zlokalizowane przejście przez szkło za pomocą DMA z nanoindentacją
Precyzyjnie zlokalizowane przejście przez szkło za pomocą DMA z nanoindentacją
Dowiedz się więcej
Dowiedz się więcej
Wyobraźmy sobie scenariusz, w którym próbka sypka jest równomiernie ogrzewana ze stałą prędkością. Gdy materiał sypki nagrzewa się i zbliża do temperatury topnienia, zaczyna tracić swoją sztywność. Jeśli okresowe wgniatanie (testowanie twardości) jest przeprowadzane przy tej samej sile docelowej, głębokość każdego wgniecenia powinna stale wzrastać, ponieważ próbka staje się bardziej miękka (patrz rysunek 1). Trwa to do momentu, gdy próbka zacznie się topić. W tym momencie można zaobserwować duży wzrost głębokości każdego wgniecenia. Wykorzystując tę koncepcję, zmiany fazowe w materiale mogą być obserwowane poprzez zastosowanie dynamicznych oscylacji o stałej amplitudzie siły i pomiar jej przemieszczenia, czyli dynamiczną analizę mechaniczną (DMA).
Przeczytaj o precyzyjnie zlokalizowanym przejściu szkła!
Pomiar relaksacji naprężeń za pomocą nanoindentacji
Dowiedz się więcej
TERAZ POROZMAWIAJMY O TWOJEJ APLIKACJI
Ściskanie na miękkich, elastycznych materiałach
Znaczenie badań miękkich, elastycznych materiałów
Przykładem bardzo miękkich i elastycznych próbek jest układ mikroelektromechaniczny. MEMS są wykorzystywane w codziennych produktach komercyjnych, takich jak drukarki, telefony komórkowe czy samochody [1]. Ich zastosowania obejmują również funkcje specjalne, takie jak biosensory [2] czy zbieranie energii [3]. Dla swoich zastosowań MEMS muszą być w stanie wielokrotnie odwracalnie przechodzić między swoją oryginalną konfiguracją a konfiguracją skompresowaną [4]. Aby zrozumieć jak struktury będą reagować na siły mechaniczne, można przeprowadzić próbę ściskania. Próba ściskania może być wykorzystana do badania i dostrajania różnych konfiguracji MEMS, jak również do badania górnej i dolnej granicy sił dla tych próbek.
Nanovea Tester mechaniczny Nano Zdolność modułu do dokładnego gromadzenia danych przy bardzo małych obciążeniach i przemieszczania się na odległość powyżej 1 mm sprawia, że idealnie nadaje się do testowania miękkich i elastycznych próbek. Dzięki niezależnym czujnikom obciążenia i głębokości duże przemieszczenie wgłębnika nie wpływa na odczyty czujnika obciążenia. Możliwość przeprowadzania testów przy niskim obciążeniu w zakresie większym niż 1 mm wgłębnika sprawia, że nasz system jest wyjątkowy w porównaniu z innymi systemami nanoindentowania. Dla porównania, rozsądna odległość przemieszczania się w przypadku systemu wcięcia w skali nano wynosi zwykle poniżej 250 μm.
Cel pomiaru
W tym studium przypadku, Nanovea przeprowadziła testy ściskania na dwóch unikalnie różnych elastycznych, sprężystych próbkach. Zaprezentowano naszą zdolność do prowadzenia badań ściskania przy bardzo małych obciążeniach i rejestrowania dużych przemieszczeń przy jednoczesnym dokładnym uzyskiwaniu danych przy małych obciążeniach oraz jak to może być zastosowane w przemyśle MEMS. Ze względu na politykę prywatności, próbki i ich pochodzenie nie będą ujawnione w tym badaniu.
Parametry pomiarowe
Uwaga: Szybkość ładowania 1 V/min jest proporcjonalna do około 100μm przemieszczenia, gdy wgłębnik znajduje się w powietrzu.
Wyniki i dyskusja
Odpowiedź próbki na działanie sił mechanicznych można zobaczyć na wykresach zależności obciążenia od głębokości. Próbka A wykazuje tylko liniowe odkształcenie sprężyste przy parametrach testu wymienionych powyżej. Rysunek 2 jest doskonałym przykładem stabilności, którą można osiągnąć dla krzywej zależności obciążenia od głębokości przy 75μN. Ze względu na stabilność czujników obciążenia i głębokości, łatwo jest dostrzec jakąkolwiek znaczącą odpowiedź mechaniczną próbki.
Próbka B wykazuje inną odpowiedź mechaniczną niż próbka A. Po przekroczeniu 750 μm głębokości, na wykresie zaczyna pojawiać się zachowanie przypominające pęknięcie. Widoczne jest to przy gwałtownych spadkach obciążenia na głębokości 850 i 975 μm. Pomimo przemieszczania się z dużą prędkością obciążenia przez ponad 1mm w zakresie 8mN, nasze wysoce czułe czujniki obciążenia i głębokości umożliwiają użytkownikowi uzyskanie poniższych krzywych zależności obciążenia od głębokości.
Sztywność obliczono z części nieobciążającej krzywych zależności obciążenia od głębokości. Sztywność odzwierciedla siłę potrzebną do zdeformowania próbki. Do obliczeń sztywności użyto pseudo współczynnika Poissona o wartości 0,3, ponieważ rzeczywisty współczynnik materiału nie jest znany. W tym przypadku, próbka B okazała się sztywniejsza niż próbka A.
Wniosek
Dwie różne elastyczne próbki zostały poddane testom ściskania przy użyciu modułu Nanovea Mechanical Tester. Badania przeprowadzono przy bardzo małych obciążeniach (1mm). Badania ściskania w skali nano z użyciem Nano Modułu wykazały zdolność modułu do badania bardzo miękkich i elastycznych próbek. Dodatkowe badania w ramach tej pracy mogą dotyczyć wpływu powtarzających się cyklicznie obciążeń na aspekt odzyskiwania sprężystości przez próbki sprężyste dzięki opcji wielokrotnego obciążania oferowanej przez Nanovea Mechanical Tester.
Aby uzyskać więcej informacji na temat tej metody badawczej, prosimy o kontakt z nami pod adresem info@nanovea.com, a w celu uzyskania dodatkowych not aplikacyjnych prosimy o przejrzenie naszej obszernej biblioteki cyfrowej not aplikacyjnych.
Referencje
[1] "Wprowadzenie i obszary zastosowań MEMS." EEHerald, 1 Mar. 2017, www.eeherald.com/section/design-guide/mems_application_introduction.html.
[2] Louizos, Louizos-Alexandros; Athanasopoulos, Panagiotis G.; Varty, Kevin (2012). "Microelectromechanical Systems and Nanotechnology. A Platform for the Next Stent Technological Era". Vasc Endovascular Surg.46 (8): 605–609. doi:10.1177/1538574412462637. PMID 23047818.
[3] Hajati, Arman; Sang-Gook Kim (2011). "Ultra-wide bandwidth piezoelectric energy harvesting". AppliedPhysics Letters. 99 (8): 083105. doi:10.1063/1.3629551.
[4] Fu, Haoran, et al. "Morphable 3D mesostructures and microelectronic devices by multistable bucklingmechanics." Nature materials 17.3 (2018): 268.
TERAZ POROZMAWIAJMY O TWOJEJ APLIKACJI
Właściwości mechaniczne powłok na płytki z węglika krzemu
Zrozumienie właściwości mechanicznych powłok na waflach z węglika krzemu ma kluczowe znaczenie. Proces produkcji urządzeń mikroelektronicznych może obejmować ponad 300 różnych etapów i może trwać od sześciu do ośmiu tygodni. Podczas tego procesu, podłoże wafla musi być w stanie wytrzymać ekstremalne warunki produkcji, ponieważ niepowodzenie na którymkolwiek etapie spowoduje stratę czasu i pieniędzy. Testowanie twardośćOdporność na przyleganie/zadrapanie oraz współczynnik COF/zużycie płytki muszą spełniać określone wymagania, aby przetrwać warunki narzucone podczas procesu produkcji i aplikacji, aby zapewnić, że nie dojdzie do awarii.
Nanoindentacja folii polimerowych w kontrolowanej wilgotności
Właściwości mechaniczne polimeru zmieniają się wraz ze wzrostem wilgotności otoczenia. Przejściowe efekty wilgoci, znane również jako efekty mechano-sorpcyjne, powstają, gdy polimer absorbuje wysoką zawartość wilgoci i doświadcza przyspieszonego pełzania. Wyższa podatność na pełzanie jest wynikiem złożonych połączonych efektów, takich jak zwiększona ruchliwość cząsteczek, starzenie fizyczne wywołane sorpcją i gradienty naprężeń wywołane sorpcją.
W związku z tym potrzebny jest wiarygodny i ilościowy test (nanoindentacja wilgotnościowa) wpływu sorpcji na zachowanie mechaniczne materiałów polimerowych przy różnym poziomie wilgotności. Moduł Nano testera mechanicznego Nanovea przykłada obciążenie za pomocą precyzyjnego piezoelektrycznego czujnika i bezpośrednio mierzy ewolucję siły i przemieszczenia. Jednolita wilgotność jest wytwarzana wokół końcówki wgłębnika i powierzchni próbki za pomocą obudowy izolacyjnej, co zapewnia dokładność pomiaru i minimalizuje wpływ dryftu spowodowanego gradientem wilgotności.
Nanoindentacja folii polimerowych w kontrolowanej wilgotności
Właściwości mechaniczne i trybologiczne włókien węglowych
W połączeniu z testem zużycia przeprowadzonym przez Tribometr i analiza powierzchni za pomocą optycznego profilometru 3D, my
zaprezentować wszechstronność i dokładność instrumentów Nanovea w testowaniu materiałów kompozytowych
o kierunkowych właściwościach mechanicznych.
Biomechaniczna ocena twardości tkanek
Możliwość dokładnego pomiaru właściwości mechanicznych w dziedzinach nauk przyrodniczych stała się ostatnio ważnym aspektem wielu bieżących badań. W niektórych przypadkach zrozumienie właściwości mechanicznych miękkich powierzchni biologicznych pomogło odkryć mechaniczne skutki chorób. Zrozumienie właściwości mechanicznych zapewnia kontekst do identyfikacji lokalnego zachowania mechanicznego powiązanego z określonymi zmianami. Ma to również kluczowe znaczenie w rozwoju sztucznych biomateriałów. W tej aplikacji Nanovea Tester mechaniczny, W Nanoindentacja został wykorzystany do zbadania twardości biomechanicznej i modułu sprężystości 3 oddzielnych obszarów prosciutto (tłuszczu, jasnego mięsa i ciemnego mięsa).
Ocena twardości zębów za pomocą nanoindentacji
W tym zastosowaniu Nanovea Tester mechaniczny, W Nanoindentacja Tryb ten jest wykorzystywany do badania twardości i modułu sprężystości zębiny, próchnicy i miazgi zęba. Najbardziej krytycznym aspektem badania nanoidentyfikacji jest zabezpieczenie próbki, w tym przypadku wzięliśmy pokrojony ząb i zamocowaliśmy go żywicą epoksydową, pozostawiając wszystkie trzy obszary zainteresowania odsłonięte do badania.
Próba zginania 3-punktowego z zastosowaniem mikroindentacji
W tym zastosowaniu Nanovea Tester mechaniczny, W Mikroindentacja Tryb ten jest używany do pomiaru wytrzymałości na zginanie (przy użyciu 3-punktowego zginania) próbek prętów o różnych rozmiarach (makaronów) w celu pokazania zakresu danych. Wybrano 2 różne średnice, aby zademonstrować zarówno właściwości sprężyste, jak i kruche. Używając wgłębnika z płaską końcówką do przyłożenia obciążenia punktowego, określamy sztywność (moduł Younga) i identyfikujemy obciążenia krytyczne, przy których próbka pęknie.
